DE69835731T2

DE69835731T2 - System,Verfahren und Steuerungsgerät zur Bremssteuerung eines Kraftfahrzeugrades

Info

Publication number: DE69835731T2
Application number: DE69835731T
Authority: DE
Inventors: John T Middlebury Murphy
Original assignee: Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: DE69835731D1; JPH11240438A; IL127834A; EP0927670B1; EP0927670A2; EP0927670A3; IL127834A0; US5951122A

Description

Die Erfindung betrifft ein System, ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Bremsoperation eines Fahrzeugrads. Bei einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung generell eine Schlupf- und Blockierverhinderungs-Bremssteuerung und insbesondere eine Apparatur und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Schlupf-/Blockierverhinderungs-Bremssteuerung für ein Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeug, Flugzeug etc.).
Hintergrund der Erfindung
Es sind verschiedene Untersuchungen einer Reifen-zu-Oberflächen-Reibung durchgeführt worden, und eine Analyse empirischer Daten hat ergeben, dass die maximale Reibung zwischen einem Rad und der Fahrbahn dann auftritt, wenn das Rad mit einer Drehgeschwindigkeit laufen kann, die etwas kleiner ist als die relative Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu der Fahrbahn. Der Unterschied zwischen der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit wird allgemein als Rutschgeschwindigkeit bezeichnet. Das Rutschverhältnis ist ein Parameter, der durch Dividieren der Rutschgeschwindigkeit durch die Fahrzeuggeschwindigkeit abgeleitet wird.
Schlupf- und Blockierverhinderungs-Bremssteuersysteme sind seit vielen Jahren weitverbreitet. Im einfachsten Sinne vergleicht eine Blockierverhinderungs-Bremssteuervorrichtung die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, die von einem Radgeschwindigkeitssensor (und dem Radradius) erhalten wird, mit der von einer sekundären oder Referenzquelle stammenden Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn festgestellt wird, dass das Rad einen übermäßigen Schlupf aufweist, wird der auf das Rad aufgebrachte Bremsdruck weggenommen und kann sich das Rad wieder mit der angemessenen Geschwindigkeit drehen.
Es bestehen natürlich zwei größere Probleme, die bei solchen Schlupfverhinderungssystemen offensichtlich werden. Das erste betrifft das Bestimmen eines angemessenen Betrags an Schlupf. Das zweite betrifft das Bestimmen, woher die Referenzgeschwindigkeit erhalten werden soll. Der angemessene Betrag an Schlupf wird von der vieldiskutierten, jedoch selten gemessenen Mu-Rutsch-Kurve beschrieben. Wie in 1 gezeigt, wird eine solche Kurve typischerweise durch den Reibungskoeffizienten μ zwischen dem Rad und der Lauffläche auf einer vertikalen Achse und dem Rutschverhältnis auf der horizontalen Achse repräsentiert. Ein Rutschverhältnis von Null bedeutet, dass das Rad keinen Schlupf aufweist, während ein Rutschverhältnis gleich Eins ein vollständig blockiertes Rad repräsentiert.
Generell wird das Rutschverhältnis durch Erhöhen des Bremsdrucks in einem Bremssystem vergrößert. Es sei jedoch angemerkt, dass die Reibung schnell auf ein Maximum ansteigt und dann beginnt, sich mit sich vergrößerndem Rutschverhältnis zu verringern. Dadurch entsteht ein Problem der Steuerumkehr als Teil der Schlupf-/Blockierverhinderungs-Bremssteuerung, wenn versucht wird, die Maximalreibung beizubehalten und eine optimale Fahrzeugstoppstrecke zu erhalten. Ferner hat sich herausgestellt, dass die Fahrzeugquersteuerung umgekehrt proportional zu dem Rutschverhältnis ist. Folglich wird vorzugsweise die Bremssteuerung an einer Stelle auf der Mu-Rutschkurve beibehalten, die geringfügig unter deren Scheitelpunkt liegt. Zur Verhinderung eines übermäßige Verschleißes des Rads liegt die gewünschte Operationsstelle auf der Mu-Rutschkurve typischerweise geringfügig links vom Scheitelpunkt der Mu-Rutschkurve.
Ein Problem, das häufig auftritt, wenn versucht wird, die Rutschgeschwindigkeit zu berechnen und somit das angemessene Maß an Schlupf zu bestimmen, ist eine übermäßige Rauschentwicklung, die bei der Radgeschwindigkeitsmessung auftritt. Ein solches Rauschen wird beispielsweise durch Quantifizierungseffekte von dem Radgeschwindigkeitssensor, Veränderungen im Durchmesser des Rads (sowohl dynamisch als auch abriebbe zogen) oder die Bewegung an dem Rad oder dem Geschwindigkeitssensor angebrachter mechanischer Komponenten verursacht.
Bezüglich des Ermittelns der Fahrzeug-/Referenzgeschwindigkeit zwecks Berechnung des Rutschverhältnisses ist es häufig erforderlich, sich auf verschiedene Akzelerometer oder andere Sensoren zu verlassen, um eine akkurate Schätzung der Referenzgeschwindigkeit zu erhalten. Dies erhöht den von der Bremssteuerschaltung durchzuführenden Berechnungsaufwand. Ferner erhöhen sich schnell die Kosten für das Bereitstellen akkurater und zuverlässiger Sensoren.
US-A-4338668 bildet die Grundlage des Oberbegriffs der unabhängigen Ansprüche.
Angesichts der oben beschriebenen Nachteile bei bestehenden Schlupf-/Blockierverhinderungs-Bremssteuersystemen besteht auf dem Sachgebiet Bedarf an einem System, das bei der Radgeschwindigkeitsmessung wesentlich weniger rauschanfällig ist. Ferner besteht Bedarf an einem System, bei dem nicht mehrere Sensoren erforderlich sind und das in der Lage ist, mit nur einem einzigen, die Radgeschwindigkeit messenden Sensor zu operieren. Ferner besteht Bedarf an einem System, bei dem kein großer Berechnungsaufwand von dem Bremssteuersystemprozessor betrieben werden muss.
Zusammenfassender Überblick über die Erfindung
Bei dem erfindungsgemäßen Bremssteuersystem wird eine sogenannte Schlupfverhinderungssteuerung und Radblockierschutz-Differentialreferenz-Steuervorrichtung zum Bewirken einer Schlupf- und Blockierverhinderungs-Bremssteuerung verwendet. Die Differentialreferenz-Steuervorrichtung ist in der Lage, sowohl die Radgeschwindigkeit als auch die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis eines einzigen Radgeschwindigkeitssensor-Eingangssignals zu schätzen.
Um die Effekte des Radgeschwindigkeitsrauschens in großem Maße zu reduzieren, schätzt die Differentialreferenz-Steuervorrichtung die Radgeschwindigkeit und die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Durchführen paralleler Prozesse unter Anwendung identischer Verarbeitungsfunktionen. Die geschätzte Radgeschwindigkeit und Fahrzeuggeschwindigkeit werden subtrahiert und ergeben ein die Rutschgeschwindigkeit angebendes Differential-Ausgangssignal. Es unterscheiden sich nur einzigartige Parameter für jeden Prozess voneinander, die von physikalischen Konstanten abgeleitet sind. Auf diese Weise wird das Radgeschwindigkeitsrauschen in beide Prozesse eingeführt und beseitigt, wenn die Ergebnisse zwecks Ermittelung der Rutschgeschwindigkeit subtrahiert werden.
Zusätzlich dazu, dass nur ein einziger Radgeschwindigkeitssensor benötigt wird, wird bei der vorliegenden Erfindung verhindert, dass der Prozessor oder die Prozessoren, der/die das Bremssystem steuert/steuern, einen großen Berechnungsaufwand durchführen müssen. Die identischen Verarbeitungsfunktionen, die mit nur einem Eingangssensor ausgeführt werden, ermöglichen es, dass Berechnungen mit hoher Geschwindigkeit und nur einer kleinen Anzahl von Operationen durchgeführt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel werden sowohl ein Schnell-Integrator als auch ein Langsam-Integrator zum Beibehalten einer gewünschten Rutschgeschwindigkeit oder eines Operationspunkts auf der Mu-Rutsch-Kurve verwendet. Der Schnell-Integrator weist eine Verstärkung und eine Anstiegsgeschwindigkeit auf, die schneller ist als das Ansprechen der Bremsbetätigungsvorrichtung. Der Langsam-Integrator ist generell auf eine Verstärkung und einen Anstiegsgeschwindigkeitsgrenzwert eingestellt, der langsamer ist als das Ansprechen der Bremsbetätigungsvorrichtung. Beim Operieren auf trockenen Flächen ist typischerweise nur der Langsam-Integrator aktiv. Wenn die Bremsfläche einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist, beginnt jedoch der Schnell-Integrator damit, ein zusammengesetztes Ausgangssignal aufzubauen. Die Verwendung von zwei Integratoren, die die Leistung der Bremsbetätigungsvorrichtung begrenzen, bewirkt, dass die Steuervorrichtung weniger anfällig für unterschiedliche Betätigungsvorrichtungscharakteristiken wird. Bei einem bevorstehenden Radschlupf, löst eine Schlupfschutzschleife vorübergehend die Bremse, setzt das System zurück und betätigt die Bremse allmählich wieder.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Differentialreferenz-Steuervorrichtung zum Steuern einer Bremsoperation eines Fahrzeugrads auf der Basis eines Ausgangssignals (vwheel), das von einem mit dem Rad verbundenen Radgeschwindigkeitssensor erzeugt wird, vorgesehen, wobei die Steuervorrichtung aufweist:
Vorrichtungen zum Schätzen der Radgeschwindigkeit auf der Basis des Ausgangssignals des Radgeschwindigkeitssensors;
Vorrichtungen zum Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis des Ausgangssignals des Radgeschwindigkeitssensors;
Vorrichtungen zum Berechnen der Differenz zwischen der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit und der geschätzten Radgeschwindigkeit zwecks Erhalts einer geschätzten Rutschgeschwindigkeit (Sest); und
Ausgabevorrichtungen (k) zum Ausgeben eines Steuersignals, um auf der Basis der geschätzten Rutschgeschwindigkeit die auf das Rad aufgebrachte Bremskraft einzustellen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zum Schätzen der Radgeschwindigkeit und die Vorrichtungen zum Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen identische Verarbeitungsfunktionen ausführen, und dass die zum Berechnen der Differenz vorgesehenen Vorrichtungen ein Ergebnis erzeugen, bei dem Radgeschwindigkeitsrauschen, das über das Aus gangssignal in die Vorrichtungen zum Schätzen der Radgeschwindigkeit und die Vorrichtungen zum Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit eingeführt wird, beseitigt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern der auf ein Fahrzeugrad aufgebrachten Bremskraft vorgesehen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Empfangen eines Bremskraftbefehls, der den gewünschten Betrag der auf das Rad aufzubringenden Bremskraft angibt, und Ausgeben eines Bremskraftausgangsbefehls an eine Bremsbetätigungsvorrichtung und -apparatur, die auf der Basis des Bremskraftausgangsbefehls eine Bremskraft auf das Rad ausübt;
Messen der Geschwindigkeit des Rads und Ausgeben des die gemessene Radgeschwindigkeit angebenden Ausgangssignals;
Schätzen der Radgeschwindigkeit auf der Basis des Ausgangssignals des Radgeschwindigkeitssensors;
Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis des Ausgangssignals des Radgeschwindigkeitssensors;
Berechnen der Differenz zwischen der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit und der geschätzten Radgeschwindigkeit zwecks Erhalts einer geschätzten Rutschgeschwindigkeit; und
Einstellen der auf das Rad aufgebrachten Bremskraft auf der Basis der geschätzten Rutschgeschwindigkeit,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Schätzens der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen identische Verarbeitungsfunktionen beinhalten, und dass der Schritt zum Berechnen der Dif ferenz in einem Beseitigen des Radgeschwindigkeitsrauschens resultiert, das über das Ausgangssignal in die Schritte des Schätzens der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit eingeführt wird.
Zur Erreichung der oben beschriebenen und damit in Zusammenhang stehenden Ziele weist die Erfindung die nachstehend genauer erläuterten und insbesondere in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale auf. Die nachfolgende Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen erläutern im Detail Ausführungsbeispiele der Erfindung. Diese Ausführungsformen zeigen jedoch nur einige der verschiedenen Arten der Anwendung der Prinzipien der Erfindung. Weitere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden anhand der detaillierten Beschreibung unter Hinzuziehung der Zeichnungen offensichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine typische, auf dem Sachgebiet bekannte Mu-Rutschkurve;
2 zeigt ein Blockschaltbild eines Bremssteuersystems mit einer erfindungsgemäßen Schlupfverhinderungs- und Radblockier-Differentialreferenz-Steuervorrichtung;
3 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Differentialreferenz-Steuervorrichtung;
4 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung des Fahrzeugparameter-Schätzblocks gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung des Radgeschwindigkeits-Schätzblocks gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung des Fahrzeuggeschwindigkeits-Schätzblocks gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt eine detailliert schematische Darstellung des Linear-Steuerprozessblocks gemäß der vorliegenden Erfindung; und
8 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Darstellung der Operation des Schlupfschutz-Blocks gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei die Bezugszeichen durchgehend zum Bezeichnen gleicher Elemente verwendet werden.
In 2 wird ein in einem Flugzeug verwendetes erfindungsgemäßes Bremssteuersystem generell mit 20 bezeichnet. Eine Bremssteuerung an einem Flugzeug ist normalerweise in Form einer paarweisen Radkonfiguration als Funktions-Modularität strukturiert. Beispielsweise bilden dann, wenn das Flugzeug zwei Räder auf der linken Seite des Flugzeugs und zwei Räder auf der rechten Seite aufweist, die beiden äußeren Räder ein Paar und die beiden inneren Räder ein weiteres Paar. Innerhalb eines Paars gibt es eine rechte Radsteuerung und eine linke Radsteuerung. Die linken und rechten Radsteuerfunktionen sind nicht miteinander gekoppelt, mit Ausnahme des Radblockierschutzes. Die Basiseinheit weist daher eine Steuerung eines einzelnen Rads auf, bei dem es sich um das linke oder das rechte Rad handeln kann. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Rad" kollektiv sowohl auf das Rad als auch auf den Reifen.
Der Einfachheit halber repräsentiert das in 2 gezeigte Bremssteuersystem 20 die Basiseinheit zum Bewirken einer Bremssteuerung eines einzelnen Rads (links oder rechts). Es sei jedoch angemerkt, dass eine Steuerung für das (die) andere(n) Rad (Räder) über entsprechende Systeme 20 oder in einem einzelnen System, bei dem die gleichen erfinderischen Prinzipien zur Anwendung kommen, bereitgestellt werden kann. Ferner stellt die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Bremssteuerung in Zusammenhang mit einem Flugzeug bereit. Ungeachtet dessen sei angemerkt, dass das Bremssteuersystem mit Differentialreferenz-Schlupfverhinderungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung bei praktisch allen Fahrzeugtypen Anwendung finden und nicht unbedingt auf die Bremssteuerung für Flugzeuge beschränkt sind.
Das System 20 weist eine Pilot-Bremseinrichtung 22 zum Bereistellen einer Operator-Bremssteuerung auf. Ferner weist das System 20 eine herkömmliche Brems-Steuervorrichtung 24 auf. Die Steuervorrichtung 24 dient zum Liefern eines Steuersignals T_output zu einer in dem System 20 vorgesehenen Bremsbetätigungsvorrichtung 26. Die Bremsbetätigungsvorrichtung 26 kann ein beliebiger herkömmlicher Betätigungsvorrichtungstyp (z.B. hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch) zum Aufbringen eines Drucks auf das (nicht gezeigte) Bremsmaterial in einer Bremsanordnung 28 sein. Die Bremsanordnung 28 wiederum bewirkt eine Bremswirkung an einem Rad 30 durch Aufbringen eines Bremsdrehmoments oder einer Bremskraft auf das Rad 30, wie es auch beim Stand der Technik der Fall ist. Das Rad 30 ist über eine (nicht gezeigte) herkömmliche Struktur mit dem Flugzeug (oder einem anderen Fahrzeug) gekoppelt.
Das System 20 weist ferner einen Radgeschwindigkeitssensor 32 auf, der die Geschwindigkeit des Rads 30 misst. Die Radgeschwindigkeit kann auf der gemessenen Winkelgeschwindigkeit des Rads multipliziert mit seinem Radius basieren, um auf bekannte Weise die lineare Radgeschwindigkeit zu liefern. Der Radgeschwindigkeitssensor 32 kann ein beliebiger herkömmlicher Sensor sein (z.B. auf einem optischen Codierer basieren etc.), der ein Ausgangssignal v_wheel erzeugt, das die gemessene Geschwindigkeit des Rads 30 anzeigt.
Das Signal v_wheel Wird in eine in dem System 20 vorgesehene Schlupfverhinderungs- und Radblockier-Differentialreferenz-Steuervorrichtung 34 eingegeben. Wie nachstehend genauer erläutert, schätzt die Steuervorrichtung 34 sowohl die Radgeschwindigkeit als auch die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis der von dem Radgeschwindigkeitssensor 34 kommenden gemessenen Radgeschwindigkeit v_wheel. Die Steuervorrichtung 34 berechnet dann die Differenz zwischen der geschätzten Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit, um eine geschätzte Rutschgeschwindigkeit zu erhalten. Auf der Basis der geschätzten Rutschgeschwindigkeit liefert die Steuervorrichtung 34 ein zusammengesetztes Signal "k", das je nach geschätzter Rutschgeschwindigkeit im Wert zwischen 0 und 1 variiert. Das Steuersignal k wird von der Steuervorrichtung 34 an eine Multipliziervorrichtung 36 ausgegeben, die das Bremssteuersignal T_output mit dem Wert von k multipliziert. Das daraus resultierende modifizierte Bremssteuersignal T_output' wird von der Multipliziervorrichtung 36 an die Bremsbetätigungsvorrichtung 26 ausgegeben. Infolgedessen bringt die Bremsbetätigungsvorrichtung 26 auf der Basis des modifizierten Bremssteuersignals T_output' eine Bremskraft auf das Rad 30 auf.
Wenn die geschätzte Rutschgeschwindigkeit beginnt, eine vordefinierte gewünschte Rutschgeschwindigkeit für optimales Bremsen zu übersteigen, beginnt das Ausgangssignal k von der Steuervorrichtung 34 mit dem Übergang von 1 zu 0, um den Betrag an von der Betätigungsvorrichtung 26 aufgebrachter Bremskraft zu reduzieren. Wenn die geschätzte Rutschgeschwindigkeit schließlich eine vordefinierte maximale Rutschgeschwindigkeit übersteigt (z.B. aufgrund eines Eisstücks oder desgleichen), geht das Ausgangssignal k von der Steuervorrichtung 34 auf Null. Dadurch wird auf effiziente Weise die von der Betätigungsvorrichtung aufgebrachte Bremskraft gelöst. Die Bremskraft bleibt vorübergehend auf Null, bevor die Steuervorrichtung 34 die Rutschgeschwindigkeit bei der Bemühung, ein Bremsen bei der gewünschten optimalen Rutschgeschwindigkeit zu bewirken, erneut schätzt.
Die Steuervorrichtung 34 empfängt ein ENABLE-Signal von der Brems-Steuervorrichtung 24, um die Steuervorrichtung 34 bei einem Bremsvorgang (z.B. Aktivierung der Pilot-Bremseinrichtung 22) zu aktivieren. Folglich kann die Steuervorrichtung 34 in Nicht-Brems-Fällen deaktiviert sein.
Bei einer allgemeinen Beschreibung der Operation des Systems 20 weist die Pilot-Bremseinrichtung 22 ein Pedal oder ein Äquivalent dazu auf. Bei einem Bremsvorgang aktiviert der Flugzeugpilot die Pilot-Bremseinrichtung 22 durch Drücken des Pedals (oder des Äquivalents dazu). Das Drücken des Pedals wird in ein elektrisches Signal (Bremsdrehmomentbefehlssignal T_c) konvertiert, das an die Steuervorrichtung 24 geliefert wird. Der Wert des Befehlssignals T_c zeigt das Maß an, in dem auf das Pedal gedrückt wird, und ist auf den Betrag der von dem Piloten geforderten Bremskraft bezogen, wie es auch beim Stand der Technik der Fall ist. Die Steuervorrichtung 24 empfängt das Befehlssignal T_c und gibt das Bremssteuersignal T_output aus, das auf das Befehlssignal T_c bezogen ist. Gleichzeitig aktiviert die Steuervorrichtung 24 die Differential-Steuervorrichtung 34 über das ENABLE-Signal.
3 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der Differential-Steuervorrichtung 34 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 34 weist einen Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 auf, der nachstehend anhand von 4 genauer beschrieben wird. Der Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 empfängt als Eingangssignale das Signal v_wheel der gemessenen Radgeschwindigkeit von dem Radgeschwindigkeitssensor 32 und das ENABLE-Signal von der Steuervorrichtung 24, das generell zum Aktivieren des Blocks 50 dient. Ferner empfängt der Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 ein Ratenbegrenzungsmodifikationsvorrichtungs-(RLM-) Signal, das von einem Linear-Steuerblock 52 zurückgeführt wird, welcher ebenfalls in der Steuervorrichtung 34 enthalten ist.
Wie nachstehend genauer beschrieben wird, schätzt der Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 die Radgeschwindigkeit und die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis des Ausgangssignals des Radgeschwindigkeitssensors 32. Der Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 berechnet eine geschätzte Rutschgeschwindigkeit und erzeugt drei unterschiedliche Fehlersignale auf der Basis der geschätzten Rutschgeschwindigkeit. Die Fehlersignale umfassen ein Langsam-Steuersignal (SCS) und ein Schnell-Steuersignal (FCS), die jeweils an den Linear-Steuerblock 52 ausgegeben werden. Das dritte Fehlersignal, ein Radblockierfreigabe-Steuersignal (WLR) wird an einen ebenfalls in der Steuervorrichtung 34 angeordneten Schlupfschutz-Block 54 ausgegeben. Der Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 aktualisiert die Werte jedes SCS-, FCS- und WLR-Signals und hält diese aufrecht, wenn das ENABLE-Signal angelegt ist und bei einem Bremsvorgang. Wenn ein RESET-Befehl von dem Schlupfschutz-Block 54 an den Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 geliefert wird (d.h. RESET = 1, wie nachstehend genauer beschrieben wird), wird die Bremsanordnung 28 vorübergehend gelöst, werden die Schätzungen neuberechnet und wird der Prozess fortgesetzt.
Der Linear-Steuerblock 52 empfängt die SCS- und FCS-Fehlersignale und gibt ein Steuersignal k1 aus, dessen Wert zwischen 0 und 1 liegt. Der spezielle Wert von k1 hängt davon ab, wie nahe die geschätzte Rutschgeschwindigkeit der gewünschten Rutschgeschwindigkeit für optimales Bremsen ist, wie von SCS und FCS ermittelt. Der Schlupfschutz-Block 54 gibt ein Steuersignal k2 aus, das entweder 0 oder 1 ist, je nachdem, ob die geschätzte Rutschgeschwindigkeit eine vorbestimmte maximal zulässige Rutschgeschwindigkeit überschreitet, wie auf der Basis des WLR-Signals ermittelt. Details bezüglich der Operation des Linear-Steuerblocks 52 und des Schlupfschutz-Blocks 54 werden nachstehend anhand von 7 bzw. 8 beschrieben. Die Steuersignale k1 und k2 werden jeweils in eine Multipliziervorrichtung 56 eingegeben, die den Wert des zusammengesetzten Steuersignals k berechnet, wobei k gleich k1k2 ist 4 zeigt im Detail den Fahrzeugparameter-Schätzblock 50. Der Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 weist einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Schätzblock 60 und einen Radgeschwindigkeits-Schätzblock 62 auf. Wie nachstehend anhand von 5 genauer beschrieben wird, liefert der Radgeschwindigkeits-Schätzblock 62 als sein Ausgangssignal eine geschätzte Radgeschwindigkeit v_west, die auf dem Signal v_wheel basiert, welches von dem Radgeschwindigkeitssensor 32 kommend eingegeben wird. Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Schätzblock 60 wird nachstehend anhand von 6 beschrieben und dient zum Ausgeben einer geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit v_vest auf der Basis desselben Signals v_wheel. Generell wendet der Fahrzeuggeschwindigkeits-Schätzblock 60 im Wesentlichen die gleichen Verarbeitungsfunktionen an dem Signal v_wheel an wie der Radgeschwindigkeits-Schätzblock 62. Die Prozessfunktionen werden in den jeweiligen Blöcken 60 und 62 parallel ausgeführt. Somit wird dann, wenn eine Addiervorrichtung 64 den Negativwert der geschätzten Radgeschwindigkeit v_west der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit v_vest hinzuaddiert, um eine geschätzte Rutschgeschwindigkeit s_est zu berechnen, ein in jede Prozessfunktion eingeführtes Radgeschwindigkeitsrauschen beseitigt.
Die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit V_vest wird in jede in dem Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 enthaltene Multipliziervorrichtung 66, 67 und 68 eingegeben. Ferner weist der Block 50 ein Register 70 zum Speichern der Steuervorrichtung 34 zugeordneter vordefinierter Konstanten auf. Insbesondere speichert das Register 70 Konstanten, die vordefinierte Werte eines gewünschten Rutschverhältnisses, eines hohen Rutschverhältnisses und eines maximalen Rutschverhältnisses repräsentieren, wobei das Rutschverhältnis als (Fahrzeuggeschwindigkeit – Radgeschwindigkeit)/Fahrzeuggeschwindigkeit definiert ist. Bei dem Ausführungsbeispiel betragen die gewünschten, hohen und maximalen Rutschverhältniswerte typischerweise 0,12, 0,16 bzw. 0,24. Das gewünschte Rutschverhältnis repräsentiert das Rutschverhältnis, das vorbestimmt ist, um ein optimales Bremsen zu ermöglichen. Das hohe Rutschverhältnis repräsentiert ein vorbestimmtes Rutschverhältnis, bei dem noch ein zufriedenstellendes Bremsen erreichbar ist. Das maximale Rutschverhältnis repräsentiert ein vorbestimmtes maximales Rutschverhältnis, das eine Fahrzeugquersteuerung aufrechterhält.
Die maximalen, hohen und gewünschten Rutschverhältniswerte werden in Multipliziervorrichtungen 66, 67 bzw. 68 eingegeben, um mit der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit v_vest multipliziert zu werden. Entsprechend geben die Multipliziervorrichtungen 66, 67 bzw. 68 eine maximale Rutschgeschwindigkeit s_max, eine hohe Rutschgeschwindigkeit s_high und eine gewünschte Rutschgeschwindigkeit s_desired aus, wobei die Rutschgeschwindigkeit als (Fahrzeuggeschwindigkeit – Radgeschwindigkeit) angegeben wird. Die Rutschgeschwindigkeiten s_max, s_high und s_desired (wobei s_max > s_high > s_desired) werden jeweils in Addiervorrichtungen 72, 73 und 74 eingegeben. Gleichzeitig wird die von der Addiervorrichtung 64 ausgegebene geschätzte Rutschgeschwindigkeit s_est zu einem negativen Eingang jeder Addiervorrichtung 72-74 geliefert. Die Addiervorrichtungen 72-74 subtrahieren die geschätzte Rutschgeschwindigkeit s_est von den jeweiligen Rutschgeschwindigkeiten s_max, s_high und s_desired, um die Fehlersignale WLR, FCS und SCS auszugeben, wobei: WLR = smax – sest FCS = shigh – sest SCS = sdesired – sest
Folglich ist WLR negativ, wenn die geschätzte Rutschgeschwindigkeit s_est größer ist als die Rutschgeschwindigkeit s_max. Wenn die geschätzte Rutschgeschwindigkeit s_est kleiner ist als s_max, ist WLR positiv. Auf im Wesentlichen gleiche Weise ist FCS negativ, wenn die Rutschgeschwindigkeit s_est größer ist als s_high; und wenn s_est kleiner ist als s_high, ist FCS positiv. Schließlich ist SCS negativ, wenn s_est größer ist als s_desired; und wenn s_est kleiner ist als s_desired, ist SCS positiv.
5 und 6 zeigen jeweils im Detail den Radgeschwindigkeits-Schätzblock 62 und den Fahrzeuggeschwindigkeits-Schätzblock 60. Jeder Block 60 und 62 ist aus einer Ratenbegrenzungsvorrichtung gebildet. Gemäß 5 empfängt der Radgeschwindigkeits-Schätzblock 62 die gemessene Radgeschwindigkeit v_wheel als Eingangssignal. Insbesondere wird die Radgeschwindigkeit v_wheel in eine Addiervorrichtung 80 eingegeben. Die Addiervorrichtung 80 vergleicht die gemessene Radgeschwindigkeit v_wheel mit der geschätzten Radgeschwindigkeit v_west aus der vorhergehenden Abtastperiode. Die Differenz zwischen diesen beiden repräsentiert ein Fehlersignal, das von der Addiervorrichtung 80 an eine Begrenzungsvorrichtung 82 ausgegeben wird. Die Begrenzungsvorrichtung 82 begrenzt das Fehlersignal derart, dass es in den Bereich von –Y bis Y fällt. Y repräsentiert die vorbestimmte Maximalrate der Geschwindigkeitsveränderung, die das Rad in einer Abtastperiode erfahren kann. Y kann unter Anwendung bekannter Techniken auf der Basis der Rad- und Reifenmasse und des Massenträgheitsmoments berechnet werden.
Das von der Begrenzungsvorrichtung 82 ausgegebene begrenzte Fehlersignal wird in eine Addiervorrichtung 84 eingegeben, die das Fehlersignal mit dem Wert der geschätzten Radgeschwindigkeit v_west aus der vorhergehenden Abtastperiode addiert, um die aktuelle geschätzte Radgeschwindigkeit v_west zu erhalten. Ein Verzögerungsblock 86 empfängt als sein Eingangssignal die geschätzte Radgeschwindigkeit v_west und gibt den vorhergehenden Wert an die Addiervorrichtungen 80 und 84 aus. Folglich liefert der Radgeschwindigkeits-Schätzblock 62 eine Radgeschwindigkeitsschätzung v_west auf der Basis der gemessenen Radgeschwindigkeit v_wheel. Es sei darauf hingewiesen, dass der Block 62 einen Schalter 90 aufweist, der die geschätzte Radgeschwindigkeit v_west selektiv von dem Ausgangssignals der Addiervorrichtung 80 entkoppelt, wenn das RESET-Signal aktiv ist (d.h. RESET = 1). Dabei wird die gemessene Radgeschwindigkeit v_wheel direkt als geschätzte Radgeschwindigkeit v_west geliefert. Die Reset-Periode ist ausreichend lang, damit das Ausgangssignal des Integratorblocks 86 auf die ge messene Radgeschwindigkeit (z.B. ungefähr 100 Millisekunden bei einer angenommenen Abtastrate von ungefähr 1 kHz) konvergieren kann.
Gemäß 6 weist der Fahrzeuggeschwindigkeits-Schätzblock 60 grundsätzlich die gleiche Struktur auf wie der Radgeschwindigkeits-Schätzblock 62. Insbesondere weist der Fahrzeuggeschwindigkeits-Schätzblock 60 eine Addiervorrichtung 80, eine Begrenzungsvorrichtung 82, eine Addiervorrichtung 84, einen Integratorblock 86 und einen Reset-Schalter 90 auf. Somit werden hier nur die Unterschiede zwischen den Blöcken 60 und 62 beschrieben. Der primäre Unterschied besteht darin, dass die Grenzwerte für die Begrenzungsvorrichtung 82 in Block 60 X und –X sind, wobei X die vorbestimmte maximale Veränderungsrate repräsentiert, die das Fahrzeug in einer Abtastperiode unter normalen Bremsbedingungen (z.B. Bremsen auf einer trockenen Fläche) erfahren kann. Beispielsweise kann vorbestimmt sein, dass die maximale Rate, mit der das Fahrzeug (z.B. Flugzeug) beschleunigen oder verlangsamen kann, 0,6 g beträgt. Wie bekannt, wird der Wert von X primär von der Gesamtfahrzeugmasse beeinflusst. Das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 84 repräsentiert die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit v_vest.
Die Begrenzungsvorrichtung 82 in dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Schätzblock 60 weist ferner einen Ratenbegrenzungsmodifikationsvorrichtungs-(RLM-) Signaleingang auf, der die Modifizierung des Werts von X während einer Bremsoperation bewirkt. Wie nachstehend anhand von 7 beschrieben wird, liefert der Linear-Steuerblock 52 ein RLM-Signal, das in den Fahrzeuggeschwindigkeits-Schätzblock 60 eingegeben wird, um den Wert von X zu modifizieren. Wenn der Linear-Steuerblock 52 nicht in der Lage ist, das Bremsen ungefähr bei der gewünschten Rutschgeschwindigkeit s_desired aufrechtzuerhalten, beispielsweise aufgrund von Bedingungen bei nassen oder vereisten Oberflächen, wird der Wert von X in der Begrenzungsvorrichtung 82 auf der Basis des Werts von RLM reduziert. Beispielsweise wird der Wert von X von der Begrenzungsvorrichtung 82 auf einen Anfangswert gesetzt und bei jeder Abtastung, bei der das RLM-Signal Nicht- Null ist, dekrementiert. Ähnlich wird der Wert von X von der Begrenzungsvorrichtung 82 bei jeder Abtastung, bei der das RLM-Signal Null ist, inkrementiert. Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Wert von X anfangs auf 0,018 (0,6 g bei einer Abtastrate von 1 kHz) gesetzt. Wenn die Größe des RLM-Signals Nicht-Null wird, wenn diese von 0 auf M steigt (wie nachstehend beschrieben wird), wird der Wert von X inkremental auf 0,017, 0,016, 0,015 etc. dekrementiert. Der Wert von X wird inkremental in Richtung seines Anfangswert dekrementiert, wenn das RLM-Signal Null ist. Wenn ein aufrechterhaltbarer Betriebspunkt erreicht ist, wird der Wert von X effektiv auf seinen Anfangswert zurückgeschaltet. Auf diese Weise sucht die Differential-Steuervorrichtung 34 auf effiziente Weise einen Betriebspunkt, bei dem sie den Bremsvorgang bei der gewünschten Rutschgeschwindigkeit s_desired halten kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform bildet ein (nicht gezeigter) Akzelerometer, der zum Messen der Fahrzeugbeschleunigung vorgesehen ist, eine Vorrichtung zum Modifizieren des Werts von X. Insbesondere wird die gemessene Beschleunigung zum Beeinflussen des Werts von X anstelle des RLM-Signals verwendet. Alternativ kann die gemessene Beschleunigung anstelle von X in der Begrenzungsvorrichtung 82 verwendet werden.
Zum Beseitigen der Effekte des Fahrzeugnickens und -wankens kann ein dreiachsiger Akzelerometer verwendet werden. Die Bremsverlangsamung kann als Vektor betrachtet werden, der neunzig Grad von der Erdbeschleunigung (bei Annahme einer ebenen Bremsfläche) beträgt. Durch Messen der Größe aller drei Beschleunigungsvektoren (von den jeweiligen Achsen) und Berechnen der absoluten Größe der Beschleunigung wird ein Vektor gebildet, der die Gesamtbeschleunigung einschließlich Schwerkraft repräsentiert. Die Fahrzeugverlangsamung kann mittels der zum Quadrat erhobenen Quadratwurzel der Gesamtbeschleunigung minus der zum Quadrat erhobenen Erdbeschleunigung berechnet werden. Es können Korrekturfaktoren für nichtebene Bremsflächen hinzugefügt werden. Die so erhaltene Fahrzeugverlangsamung kann dann zum Modifizieren oder Ersetzen des Werts von X in der Begrenzungsvorrichtung 82 verwendet werden.
Obwohl bei einem Bremsvorgang gesagt werden kann, dass nur die negative Ratenbegrenzung in den Begrenzungsvorrichtungen 82 erforderlich sind, werden bei der vorliegenden Erfindung zwei gleichmäßig voneinander beabstandete Ratenbegrenzungen um die Eingänge platziert. Das in den Signalen vorhandene Rauschen enthält einige Komponenten, bei denen es sich um Gauß'sche Komponenten handelt, und einige Komponenten, die einen starken Einfrequenzgehalt aufweisen. Das Gauß'sche Rauschen weist eine gleiche Anzahl von positiven und negativen Abweichungen über eine beträchtliche Anzahl von Abtastwerten auf. Das Verwenden einer unsymmetrischen Ratenbegrenzung an dem Signal kann unerwünschte Vorspannfehler hervorrufen.
7 zeigt im Detail den Linear-Steuerblock 52. Wie dargestellt, wird das FCS-Signal in einen in dem Block 52 enthaltenen Schnell-Integrator 100 eingegeben. Das SCS-Signal wird in einen Langsam-Integrator 102 eingegeben. Jedes Steuersignal FCS und SCS ist in positive und negative Komponenten unterteilt, und jede Komponente ist in ihrer Größe begrenzt. Es werden individuelle Verstärkungen an jede Komponente angelegt. Insbesondere wird das FCS-Signal in eine Positiv-Begrenzungsvorrichtung 104 und eine Negativ-Begrenzungsvorrichtung 106 eingegeben. Das Ausgangssignal der Positiv-Begrenzungsvorrichtung 104 ist auf den Bereich zwischen 0 und Lp begrenzt und wird in einen Positivkomponentenverstärkungs-Verstärker 108 eingegeben. Das Ausgangssignal der Negativ-Begrenzungsvorrichtung 106 ist auf den Bereich zwischen 0 und –Ln begrenzt und wird, wie dargestellt, in einen Negativkomponentenverstärkungs-Verstärker 110 eingegeben.
Auf im Wesentlichen gleiche Weise wird das SCS-Signal in eine Positiv-Begrenzungsvorrichtung 114 und eine Negativ-Begrenzungsvorrichtung 116 eingegeben. Das Ausgangssignal der Positiv-Begrenzungsvorrichtung 114 ist auf den Bereich zwischen 0 und Lp begrenzt und wird in einen Positivkomponentenverstärkungs-Verstärker 118 eingegeben. Das Ausgangssignal der Negativ-Begrenzungsvorrichtung 116 ist auf den Bereich zwischen 0 und –Ln begrenzt und wird, wie dargestellt, in einen Negativkomponentenverstärkungs-Verstärker 120 eingegeben.
Die Ausgangssignale der Verstärker 108 und 110 werden von einer Addiervorrichtung 130 addiert. Das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 130 wird in eine weitere Addiervorrichtung 132 eingegeben, die Teil eines in dem Schnell-Integrator 100 enthaltenen Begrenzt-Integrators 134 bildet. Das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 134 wird in eine Begrenzungsvorrichtung 136 eingegeben, die das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 134 auf den Bereich zwischen –M und 0 begrenzt. Das Ausgangssignal der Begrenzungsvorrichtung 136 wird über einen Integratorblock 138 zu dem anderen Eingang der Addiervorrichtung 132 zurückgeführt.
Das Ausgangssignal der Begrenzungsvorrichtung 136 repräsentiert das RLM-Signal, das, wie oben beschrieben, zu dem Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 zurückgeführt wird. Ferner wird das Ausgangssignal der Begrenzungsvorrichtung 136 in eine Addiervorrichtung 140 eingegeben, die zum Kombinieren des Ausgangssignals des Schnell-Integrators 100 mit dem Ausgangssignal des Langsam-Integrators 102 dient. Es sei angemerkt, dass, da das FCS-Signal positiv bleibt, das Ausgangssignal der Begrenzungsvorrichtung 136 in Richtung des Werts Null tendiert. Wenn das FCS-Signal negativ wird, tendiert das Ausgangssignal der Begrenzungsvorrichtung 136 in Richtung eines Werts von –M. Somit tendiert das Ausgangssignal des Schnell-Integrators 100 zum Variieren zwischen –M und 0 in Abhängigkeit von dem FCS-Signal (das, wie oben beschrieben, auf dem Vergleich der geschätzten Rutschgeschwindigkeit mit der gewünschten Rutschgeschwindigkeit basiert).
Bei dem Langsam-Integrator 102 werden die Ausgangssignale der Verstärker 118 und 120 von einer Addiervorrichtung 150 addiert. Das Aus gangssignal der Addiervorrichtung 150 wird in eine weitere Addiervorrichtung 152 eingegeben, die Teil eines in dem Langsam-Integrator 102 enthaltenen Begrenzt-Integrators 154 bildet. Das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 154 wird in eine Begrenzungsvorrichtung 156 eingegeben, die das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 154 auf den Bereich zwischen –N und 0 begrenzt. Das Ausgangssignal der Begrenzungsvorrichtung 156 wird über einen Integratorblock 158 zu dem anderen Eingang der Addiervorrichtung 152 zurückgeführt.
Das Ausgangssignal der Begrenzungsvorrichtung 156 wird ebenfalls in die Addiervorrichtung 140 eingegeben. Es sei angemerkt, dass, da das SCS-Signal positiv bleibt, das Ausgangssignal der Begrenzungsvorrichtung 156 in Richtung des Werts Null tendiert. Wenn das SCS-Signal negativ wird, tendiert das Ausgangssignal der Begrenzungsvorrichtung 156 in Richtung eines Werts von –N. Somit tendiert das Ausgangssignal des Schnell-Integrators 100 zum Variieren zwischen –N und 0 in Abhängigkeit von dem SCS-Signal (das ebenfalls, wie oben beschrieben, auf dem Vergleich der geschätzten Rutschgeschwindigkeit mit der gewünschten Rutschgeschwindigkeit basiert).
Die Addiervorrichtung 140 empfängt ebenfalls als Eingangssignal den Wert "1", der mit den Ausgangssignalen von dem Schnell-Integrator 100 und dem Langsam-Integrator 102 addiert wird. Das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 140 repräsentiert das Ausgangssignal k1 von dem Linear-Steuerblock 52.
Es sei angemerkt, dass das Kombinieren der Größenbegrenzungen Lp und Ln der Begrenzungsvorrichtungen 104, 106, 114 und 116 und die Verstärkungen der jeweiligen Verstärker 108, 110, 118 und 120 die Anstiegsgeschwindigkeitsbegrenzungen für die jeweiligen Komponenten der Steuersignale FCS und SCS in den Schnell- und Langsam-Integratoren definieren. Die Begrenzt-Integratoren 134 und 154 definieren die Autorität der speziellen Komponenten in dem zusammengesetzten Ausgangssignal k1.
Generell ist der Schnell-Integrator 100 vorzugsweise derart konfiguriert, dass er eine Verstärkung und eine Anstiegsgeschwindigkeitsbegrenzung aufweist, die schneller ist als das Ansprechen der Bremsbetätigungsvorrichtung 26 (2). Der Schnell-Integrator 100 ist jedoch durch Begrenzen seines Ausgangs auf eine kleine Anzahl (M) auch derart eingestellt, dass er weniger Autorität hat. Der Langsam-Integrator 102 ist generell auf eine Verstärkung und eine Anstiegsgeschwindigkeitsbegrenzung eingestellt, die langsamer ist als das Ansprechen der Bremsbetätigungsvorrichtung 26. Er hat die größte Autorität in dem zusammengesetzten Signal k1, wie durch N bestimmt (wobei N > M). Die Verwendung der zwei Integratoren 100 und 102, die die Leistung der Bremsbetätigungsvorrichtung 26 begrenzen, bewirkt, dass die vorliegende Erfindung weniger anfällig für unterschiedliche Betätigungsvorrichtungscharakteristiken ist.
Zum Steuern über den gesamten Bereich von Ausgangsbedingungen wird M + N = 1 oder 100 % des Bereichs berücksichtigt. Somit kann das zusammengesetzte Ausgangssignal k1 zwischen 0 und 1 variieren. Beim Operieren auf trockenen Flächen ist normalerweise nur der Langsam-Integrator 102 aktiv. Wenn die Bremsfläche einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist (z.B. aufgrund von Eis- oder Nässe-Bedingungen), beginnt der Schnell-Integrator 100 damit, das zusammengesetztes Ausgangssignal aufzubauen. Ferner wird das Ausgangssignal des Schnell-Integrators 100 als RLM-Signal zu dem Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 zurückgeführt, wie oben beschrieben.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann es sinnvoll sein, die Autorität des Schnell-Integrators 100 und des Langsam-Integrators 102 während eines Bremsvorgangs zu variieren. Der Schnell-Integrator 100 benötigt bei niedrigen Geschwindigkeiten generell weniger Autorität. Ein zusätzlicher Begrenzungsmodifikationsvorrichtung kann dem Linear-Steuerblock 52 hinzugefügt werden, welcher in den Begrenzungsvorrichtungen 136 bzw. 156 M reduziert und N erhöht, und zwar proportional zu der gemessenen Radge schwindigkeit v_wheel. Die Beziehung M + N = 1 sollte jedoch beim Variieren der Steuervorrichtungs-Autorität aufrechterhalten werden.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den von dem Schlupfschutz-Block 54 gemäß dem Ausführungsbeispiel durchgeführten Prozess darstellt. Bei Initialisierung der Steuervorrichtung 34 setzt der Schlupfschutz-Block 54 sein Ausgangssignal k2 gleich 1, wie in Schritt 160 dargestellt. Ferner setzt in Schritt 160 der Schlupfschutz-Block 54 sein Ausgangssignal RESET gleich 0. Als nächstes ermittelt in Schritt 162 der Schlupfschutz-Block 54, ob das WLR-Signal als Eingangssignal von dem Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 negativ geworden ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wodurch angezeigt wird, dass die geschätzte Rutschgeschwindigkeit s_est nicht größer ist als die maximale s_max, fährt der Schlupfschutz-Block 54 mit dem Durchschleifen von Schritt 162 fort.
Wenn das WLR-Signal negativ wird, wie in Schritt 162 festgestellt, geht der Prozess zu Schritt 164 über, in dem der Schlupfschutz-Block 54 für eine vorbestimmte Zeitperiode die Werte des Ausgangssignals k2 gleich 0 und des RESET-Signals gleich Eins setzt, wie oben beschrieben. Danach geht der Schlupfschutz-Block 54 zu Schritt 166 über, in dem er den Wert des Ausgangssignals k2 allmählich von 0 zurück zu 1 erhöht. Ferner wird das RESET-Signal auf 0 zurückgesetzt. Die Operation kehrt dann wie dargestellt zu Schritt 162 zurück.
Durch Setzen des Werts von k2 gleich Null in Schritt 164 bewirkt der Schlupfschutz-Block 54, dass das von der Multipliziereinrichtung 56 (3) ausgegebene zusammengesetzte Signal k auf Null geht. Somit geht das zu der Bremsbetätigungsvorrichtung 26 gelieferte Ausgangssignal T_output' auf Null, wodurch bewirkt wird, dass die Bremsen über die in Schritt 164 festgelegte Periode gelöst werden. Das in Schritt 164 gleich 1 gesetzte RESET-Signal ermöglicht es, dass sich der Fahrzeugparameter-Schätzblock 50 selbst zurücksetzt, wie oben beschrieben. Wenn der Wert von k2 in Schritt 160 allmählich erhöht wird, wobei das RESET-Signal auf 0 zurückgesetzt wird, wird die Betätigungsvorrichtung 26 reaktiviert.
Der Schlupfschutz-Block 54 kann über eine Softwaresteuerung eines Mikroprozessors implementiert werden oder kann unter Verwendung diskreter Komponenten ausgeführt werden. Fachleute auf dem Sachgebiet sind in der Lage, eine solche Funktionskomponente anhand der vorliegenden Beschreibung herzustellen. Somit entfällt ein zusätzliches Detail.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Ausgangssignale k1 und k2 von dem Steuerblock 52 bzw. dem Schlupfschutz-Block 54 von Null auf Eins skaliert. Diese Ausgangssignale k1 und k2 werden multipliziert, um das zusammengesetzte Steuersignal k zu bilden, das ebenfalls im Bereich von Null bis Eins liegt. Bei Bremssteueranwendungen, bei denen die Steuervorrichtung 34 Zugriff auf den Bremsbefehl T_output hat, wird das zusammengesetzte Signal k mit dem Bremsbefehl T_output multipliziert, um das modifizierte T_output' zu erzeugen. Bei reinen Schlupfverhinderungsanwendungen, bei denen nicht auf den Bremsbefehl zugegriffen werden kann, kann das zusammengesetzte Signal k zum Steuern eines (nicht gezeigten) Schlupfverhinderungsventils verwendet werden. In einem solchen Fall muss das zusammengesetzte Signal k derart skaliert werden, dass es den elektrischen Charakteristiken der Ventilbetätigungsvorrichtungseinheit zum Antreiben des Schlupfverhinderungsventils entspricht.
Die erfindungsgemäße Differentialreferenz-Steuervorrichtung 34 ist besonders für Anwendungen geeignet, bei denen die Radgeschwindigkeit die einzige Informationsquelle ist, die der Steuervorrichtung zur Verfügung steht. Eine Option ist, wie oben beschrieben, die Verwendung eines Akzelerometers.
Die oben beschriebene Differential-Steuervorrichtung 34 ist zum besseren Verständnis primär aus diskreten Komponenten, einschließlich Linear-Steuervorrichtungen und dergleichen, aufgebaut. Es sei jedoch ange merkt, dass ein Großteil der hier beschriebenen Prozesse über einen programmierten Mikrocontroller, Mikroprozessor, Digitalsignalprozessor etc. ausgeführt werden kann. Somit ist die Erfindung nicht auf eine spezielle Konstruktion beschränkt.
Obwohl die Erfindung anhand bestimmter bevorzugter Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, versteht sich, dass anderen Fachleuten auf dem Gebiet nach Kenntnisnahme und Verständnis dieser Beschreibung äquivalente Änderungen und Modifikationen ersichtlich sein werden Beispielsweise wird bei dem Ausführungsbeispiel ein Schnell-Integrator und ein Langsam-Integrator verwendet, die beginnend an entsprechenden Stellen ihren Beitrag leisten. Es können jedoch weitere Integratorschleifen verwendet werden, die zu einer weiteren Flexibilität führen. Die vorliegende Erfindung umfasst sämtliche äquivalenten Änderungen und Modifikationen und ist nur durch den Umfang der nachfolgenden Patentansprüche beschränkt.

Claims

Differentialreferenz-Steuervorrichtung (34) zum Steuern einer Bremsoperation eines Fahrzeugrads (30) auf der Basis eines Ausgangssignals (vwheel), das von einem mit dem Rad (30) verbundenen Radgeschwindigkeitssensor (32) erzeugt wird, wobei die Steuervorrichtung aufweist: Vorrichtungen (62) zum Schätzen der Radgeschwindigkeit auf der Basis des Ausgangssignals des Radgeschwindigkeitssensors; Vorrichtungen (60) zum Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis des Ausgangssignals des Radgeschwindigkeitssensors; Vorrichtungen (64) zum Berechnen der Differenz zwischen der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit und der geschätzten Radgeschwindigkeit zwecks Erhalts einer geschätzten Rutschgeschwindigkeit (Sest); und Ausgabevorrichtungen (k) zum Ausgeben eines Steuersignals, um auf der Basis der geschätzten Rutschgeschwindigkeit die auf das Rad aufgebrachte Bremskraft einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (62) zum Schätzen der Radgeschwindigkeit und die Vorrichtungen (60) zum Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen identische Verarbeitungsfunktionen ausführen, und dass die zum Berechnen der Differenz vorgesehenen Vorrichtungen (64) ein Ergebnis erzeugen, bei dem Radge schwindigkeitsrauschen, das über das Ausgangssignal in die Vorrichtungen (62) zum Schätzen der Radgeschwindigkeit und die Vorrichtungen (60) zum Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit eingeführt wird, beseitigt ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtungen zum Schätzen der Radgeschwindigkeit und die Vorrichtungen zum Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit jeweils mit einer betreffenden Ratenbegrenzungsvorrichtung (82) versehen sind.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, bei der die in den Vorrichtungen zum Schätzen der Radgeschwindigkeit enthaltene Ratenbegrenzungsvorrichtung eine Begrenzungsvorrichtung mit einem vorbestimmten Radratengrenzwert aufweist, der auf einer vorbestimmten Maximal-Veränderungsrate basiert, die während einer Abtastperiode in der Radgeschwindigkeit auftreten kann.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, bei der die in den Vorrichtungen zum Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit enthaltene Ratenbegrenzungsvorrichtung eine Begrenzungsvorrichtung mit einem vorbestimmten Fahrzeugratengrenzwert aufweist, der auf einer vorbestimmten Maximal-Veränderungsrate basiert, die während einer Abtastperiode in der Fahrzeuggeschwindigkeit auftreten kann.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei der der vorbestimmte Fahrzeugratengrenzwert auf der Basis der Rutschgeschwindigkeit modifiziert wird.
System zum Steuern der auf das Rad eines Fahrzeugs aufgebrachten Bremskraft, mit der Differential-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, und ferner mit: einer Bremssteuervorrichtung (24) mit einem Eingang zum Empfangen eines Bremskraftbefehls, der den gewünschten Betrag der auf das Rad aufzubringenden Bremskraft angibt, und einem Ausgang zum Ausgeben eines Bremskraftausgangsbefehls an eine Bremsbetätigungsvorrichtung (26) und -apparatur, die auf der Basis des Bremskraftausgangsbefehls eine Bremskraft auf das Rad ausübt; und wobei der betriebsmäßig mit dem Rad verbundene Radgeschwindigkeitssensor die Geschwindigkeit des Rads misst und das die gemessene Radgeschwindigkeit angebende Ausgangssignal ausgibt.
System nach Anspruch 6, bei dem die Vorrichtung zum Einstellen der Bremskraft mehrere Regelschleifen aufweist, welche die geschätzte Rutschgeschwindigkeit als Eingangssignal empfangen, wobei jede der mehreren Regelschleifen eine unterschiedliche Anstiegsgeschwindigkeit zum Bewirken einer Operation mit einer vorbestimmten gewünschten Rutschgeschwindigkeit hat.
System nach Anspruch 7, bei dem der zum Modifizieren des Bremskraftausgangsbefehls geleistete Beitrag jeder der mehreren Regelschleifen als Funktion der geschätzten Rutschgeschwindigkeit variiert.
Verfahren zum Steuern der auf ein Fahrzeugrad aufgebrachten Bremskraft, mit folgenden Schritten: Empfangen eines Bremskraftbefehls, der den gewünschten Betrag der auf das Rad aufzubringenden Bremskraft angibt, und Ausgeben eines Bremskraftausgangsbefehls an eine Bremsbetätigungsvorrichtung und -apparatur, die auf der Basis des Bremskraftausgangsbefehls eine Bremskraft auf das Rad ausübt; Messen der Geschwindigkeit des Rads und Ausgeben des die gemessene Radgeschwindigkeit angebenden Ausgangssignals; Schätzen der Radgeschwindigkeit auf der Basis des Ausgangssignals des Radgeschwindigkeitssensors; Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis des Ausgangssignals des Radgeschwindigkeitssensors; Berechnen der Differenz zwischen der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit und der geschätzten Radgeschwindigkeit zwecks Erhalts einer geschätzten Rutschgeschwindigkeit; und Einstellen der auf das Rad aufgebrachten Bremskraft auf der Basis der geschätzten Rutschgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Schätzens der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen identische Verarbeitungsfunktionen beinhalten, und dass der Schritt zum Berechnen der Differenz in einem Beseitigen des Radgeschwindigkeitsrauschens resultiert, das über das Ausgangssignal in die Schritte des Schätzens der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Schritte des Schätzens der Radgeschwindigkeit und des Schätzens der Fahrzeuggeschwindigkeit jeweils den Betrieb einer betreffenden Ratenbegrenzungsvorrichtung enthalten.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die im Schritt des Schätzens der Radgeschwindigkeit verwendete Ratenbegrenzungsvorrichtung eine Begrenzungsvorrichtung mit einem vorbestimmten Radratengrenzwert aufweist, der auf einer vorbestimmten Maximal-Veränderungsrate basiert, die während einer Abtastperiode in der Radgeschwindigkeit auftreten kann.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die im Schritt des Schätzens der Fahrzeuggeschwindigkeit verwendete Ratenbegrenzungsvorrichtung eine Begrenzungsvorrichtung mit einem vorbestimmten Fahrzeugratengrenzwert aufweist, der auf einer vorbestimmten Maximal-Veränderungsrate basiert, die während einer Abtastperiode in der Fahrzeuggeschwindigkeit auftreten kann.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der vorbestimmte Fahrzeugratengrenzwert auf der Basis der Rutschgeschwindigkeit modifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Einstellens der Bremskraft die Verwendung mehrerer Regelschleifen aufweist, welche die geschätzte Rutschgeschwindigkeit als Eingangssignal empfangen, wobei jede der mehreren Regelschleifen eine unterschiedliche Anstiegsgeschwindigkeit zum Bewirken einer Operation mit einer vorbestimmten gewünschten Rutschgeschwindigkeit hat.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der zum Modifizieren des Bremskraftausgangsbefehls geleistete Beitrag jeder der mehreren Regelschleifen als Funktion der geschätzten Rutschgeschwindigkeit variiert.