Verfahren zur Bestimmung des Bremsmoments eines Fahrzeuges Method for determining the braking torque of a vehicle
Stand der Technik State of the art
Es ist bekannt, das Bremsmoment an den Rädern eines Fahrzeugs zur Antiblockierregelung auszuwerten (EP-A2-0 227 574). Es ist ebenfalls bekannt, das Bremsmoment direkt am Rad zu messen (EP-Ä2-0 227 574) z.B. mittels Dehnungsmeßstreifen (DE-OS-2233493). Diese direkte Meßmethode hat sich wegen ihrer Anfälligkeit jedoch nicht durchgesetzt. It is known to evaluate the braking torque on the wheels of a vehicle for anti-lock control (EP-A2-0 227 574). It is also known to measure the braking torque directly on the wheel (EP-Ä2-0 227 574) e.g. by means of strain gauges (DE-OS-2233493). However, this direct method of measurement has not become established because of its susceptibility.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Die Erfindung geht einen anderen Weg zur Ermittlung der Bremsmomente der Fahrzeugräder. Es ist bekannt, daß das Bremsmoment in guter Näherung proportional dem Bremsdruck ist. Kritisch dabei ist, daß die Proportionalitätskonstante nicht bekannt ist, und sich ändert und ebenfalls ermittelt werden muß. Die Erfindung schlägt ein in einfacher Weise durchführbares Bestimmungsverfahren für die Proportionalitätskonstante CK vor, was eine einfache Ermittlung des Bremsmoments zur Folge hat. Die für die Bestimmung benötigten Meßwerte sind in einfacher Weise und ohne Probleme zu ermitteln. Zu der Lösung gemäß der Erfindung kommt man durch folgende Überlegungen und Berechnungen: The invention takes a different approach to determining the braking torques of the vehicle wheels. It is known that the braking torque is, in good approximation, proportional to the braking pressure. The critical point here is that the proportionality constant is not known and changes and must also be determined. The invention proposes a determination method for the proportionality constant CK that can be carried out in a simple manner, which results in a simple determination of the braking torque. The measured values required for the determination can be determined in a simple manner and without problems. The solution according to the invention is obtained by the following considerations and calculations:
Unter Vernachlässigung von Hysterese und anderen Nebeneffekten kann von einem linearen Zusammenhang zwischen Bremsmoment und Bremsdruck ausgegangen werden. Bei baugleichen Bremsen an allen Rädern (i = 1...4) gilt in guter Näherung Neglecting hysteresis and other side effects, a linear relationship between braking torque and braking pressure can be assumed. With identical brakes on all wheels (i = 1 ... 4) the following applies in good approximation
MBi = CP . Pi , i = 1...4 (1) M Bi = C P. P i , i = 1 ... 4 (1)
Dabei steht MBi für Bremsmoment, Pi für Bremsdruck und CP für den gesuchten Proportionalitätsfaktor.
Wie im folgenden gezeigt wird, kann dieser Proportionalitätsfaktor über die Dauer eines Bremsvorgangs oder eines Teils davon automatisch bestimmt werden, sofern Sensoren für Bremsdrücke und Radgeschwindigkeiten vorhanden sind. M Bi stands for braking torque, P i for braking pressure and C P for the proportionality factor. As will be shown below, this proportionality factor can be automatically determined over the duration of a braking operation or a part thereof, provided sensors for braking pressures and wheel speeds are available.
Die laufende Ermittlung des Proportionalitätsfaktors kann zusätzlich auch zur Überwachung der Bremsen oder auch der Drucksensoren herangezogen The ongoing determination of the proportionality factor can also be used to monitor the brakes or the pressure sensors
werden. become.
Ausgangspunkt der Betrachtung ist die Differentialgleichung des Fahrzeugs. Wirken nur Bremskräfte, so lautet diese F X (2)
The starting point of the consideration is the differential equation of the vehicle. If only braking forces act, this is FX (2)
wobei m die Fahrzeugmasse, VF die Fahrzeugbeschleunigung, μi die Reibwerte an den vier Rädern und F Zi die entsprechenden RadaufStandskräfte (i = 1..4) bezeichnen. where m is the vehicle mass, V F is the vehicle acceleration, μ i is the coefficient of friction on the four wheels and F Zi is the corresponding wheel contact force (i = 1..4).
Die Differentialgleichungen der einzelnen Räder lauten mit den Radträgheitsmomenten ΘRi, den Radradien r, den Radbeschleunigungen VRi, den Bremsdrücken Pi und dem Proportionalitätsfaktor zwischen Bremsdruck und Bremsmoment CP (3)
The differential equations of the individual wheels are with the wheel moments of inertia Θ Ri , the wheel radii r, the wheel accelerations V Ri , the brake pressures P i and the proportionality factor between brake pressure and braking torque C P (3)
Werden diese Gleichungen nach den Bremskräften μi . FZi aufgelöst und in Gleichung (2) eingesetzt, so ergibt sich (4)
Are these equations after the braking forces μ i . F Zi resolved and inserted in equation (2), we get ( 4)
Diese Gleichung wird für ΘR = const. und CP = const. vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 integriert: (5) oderThis equation is used for Θ R = const. and C P = const. integrated from time t1 to time t2: (5) or
)
Bezeichnet der Zeitpunkt t1 den Beginn und t2 das Ende des gesamten Bremsvorgangs, oder eines herausgegriffenen Teils so, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit zu diesen Zeitpunkten mit den entsprechenden Radgeschwindigkeit gleichgestzt werden: ) If the point in time t1 denotes the start and t2 the end of the entire braking process, or a selected part, the vehicle speed at these points in time can be equated with the corresponding wheel speed:
VF(t1) = VR(t1); VF(t2) = VR(t2) (7) V F (t1) = V R (t1); V F (t2) = V R (t2) (7)
Dabei steht VR für eine der vier Radgeschwindigkeiten oder gegebenenfalls auch für den Mittelwert aus allen Radgeschwindigkeiten. V R stands for one of the four wheel speeds or possibly also for the mean value of all wheel speeds.
Löst man Gleichungen (6) nach CP auf so kommt man unter Berücksichtigung von (7) auf die gesuchte Beziehung: Solving equations (6) according to C P leads to the desired relationship taking into account (7):
CP =C P =
Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, nicht jede neu ermittelte Wert für CP sofort weiterverarbeitet, sondern zuerst eine Mittelwertbildung über mehrere Bremsungen bzw. eine Tiefpassfilterung vorgenommen.
In order to increase the reliability, according to a development of the invention, not every newly determined value for C P is processed immediately, but first an averaging over several braking operations or low-pass filtering is carried out.
Figurenbeschreibung Figure description
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. In der Zeichnung sind vier Sensoren 1 bis 4 für die Radgeschwindigkeiten V1 bis V4 und vier Sensoren 5 bis 8 für die Radbremsdrücke P1 bis P4 vorgesehen. Ein Taktgeber 9 wird durch das an einer Klemme 10 auftretende An exemplary embodiment of the invention is explained on the basis of the drawing. In the drawing, four sensors 1 to 4 for the wheel speeds V 1 to V 4 and four sensors 5 to 8 for the wheel brake pressures P 1 to P 4 are provided. A clock 9 is caused by that occurring at a terminal 10
Bremslichtsignal in Betrieb gesetzt. Er steuert Tore 11 so, daß die zu Brake light signal activated. He controls gates 11 so that the
Bremsbeginn (t1) und am Bremsende t2 vorhandenen Radgeschwindigkeiten Start of braking (t1) and wheel speeds at end of braking t2
V1 bis V4 zu einem Rechner 12 gelangen. Dieser bildet neben den Differenzen (VRi(t1)-VRi(t2)) noch jeweils den algebraischen Mittelwert (tl) bzw. (t2)
aus vier Geschwindigkeiten und verwendet diese Mittelwerte als Geschwindigkeitswerte VR(t1) bzw. VR(t2). Mit Hilfe der an den Klemmen 13 eingegebenen Konstanten r, ORi und m läßt sich damit der Klammerausdruck der Gleichung (8) berechnen. V 1 to V 4 arrive at a computer 12. In addition to the differences (V Ri (t1) -V Ri (t2)), this also forms the algebraic mean (tl) or (t2) from four speeds and uses these mean values as speed values V R (t1) and V R (t2). With the help of the constants r, O Ri and m entered at terminals 13, the bracketed expression of equation (8) can be calculated.
Der Taktgeber 9 steuert außerdem Tore 14, die während der Zeit t1 bis t2 laufend die Meßwerte des Sensoren 5 bis 8 zum Rechner 12 gelangen lassen. The clock generator 9 also controls gates 14, which continuously transmit the measured values from the sensors 5 to 8 to the computer 12 during the time t1 to t2.
Im Rechner 12 werden für die Drücke an den Rädern die Integrale über die Zeit t1 bis t2 und danach die Summe der Integrale aller Räder gebildet. The integrals over time t1 to t2 and then the sum of the integrals of all wheels are formed in computer 12 for the pressures on the wheels.
Damit kann CP berechnet und an einer Klemme 14 ausgegeben werden. Vorzugsweise werden jedoch in dem Rechner auch die Produkte MBi = CP . Pi gebildet und an den Klemmen 15 zur Weiterleitung z.B. an eine Äuswerteschaltung eines ABS ausgegeben. Vorzugsweise enthält der Rechner 12 auch noch einen Mittelwertsbildner, in dem eine Mittelung über mehrere in aufeinander folgenden Bremsphasen ermittelt Proportionalitätsfaktoren CP erfolgt.
C P can thus be calculated and output at a terminal 14. However, the products M Bi = C P are also preferably used in the computer. P i formed and output at terminals 15 for forwarding, for example, to an evaluation circuit of an ABS. The computer 12 preferably also contains an averager in which averaging is carried out over a plurality of proportionality factors C P determined in successive braking phases.