SE452583B - Forfarande for att skapa en fordonsreferenshastighet som referensstorlek for reglering av broms- och/eller drivefterslepningen i motorfordon, speciellt vegfordon, samt anordning for forfarandets genomforande - Google Patents

Description

452- 583 z Det finns redan kända förfaranden för antiblockeringsregle- ring, hos vilka den som fordonsreferenshastighet tjänande ledarstorleken principiellt följer hastigheten av det snabbaste, näst snabbaste eller tredje i följden reglerade hjulet, men därvid högst avtar med en mot accelerationen svarande lutning (-lg), som är härledd ur den teoretiskt starkaste fördröjningen (DE-OS 22 54 295).

Dessutom är redan system för antiblockeringsreglering kända, hos vilka den negativa lutningen av fordonsreferens~ hastigheten i avhängighet av vägtillståndet kan anta olika i förväg bestämda värden för ett bättre närmande till det verkliga fordonshastighetsförloppet (DE~OS 28 36 778).

Alla kända förfaranden för att bilda fordonsreferenshastig- heten har nackdelen, att i många fall, t.ex. vid mycket làg friktion (hal is, vattenplaning) eller vid snabbt skiftande vägtillstánd fordonsreferensen avviker för mycket frán fordonshastigheten och därigenom blir olämplig som referensstorlek för eftersläpningsregleringen.

Uppfinningen har därför till uppgift att utveckla ett förfarande för att bilda en fordonsreferenshastighet med vilken optimala informationer kan härledas ur hjulens individuella vridförhàllande, ur vilka genom kombination och särskiljande en lämplig fordonsreferenshastighet kan härledas. _ Det har nu visat sig att denna uppgift kan lösas på ett överraskande enkelt, tekniskt avancerat sätt med ett förfarande. av ovan beskrivet slag, som består däri, att varje hjuls hjulvridförhállande i jämförelse med den hjulre- laterade fordonsreferenshastigheten efter flera i förväg bestämdaäíriterier bedöms och därefter indelas i kategorier, nämligen referensbildande faser, och att i avhängighet av den spårade referensbildande fasen fastställs en till det individuella hjulet relaterad fordonsreferensstorlek och tillsammans med de övriga hjulens hjulrelaterade for- donsreferensstorlekarna utvärderas för fordonsrefeenshastig- hetens bestämning. _. . eluwfle.. =. ._ 1.;.......... 3 452 585 I många fall kommer den hjulrelaterade fordonsreferenshas- tigheten att överensstämma med den för regleringen av samtliga hjul gällande fordonsreferenshastigheten.

I de sekundära kraven har några fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen beskrivits.

En uppdelning i referensbildande faser i flera kategorier sker vid förfarandet enligt uppfinningen lämpligen genom jämförelse av den individuella hjulhastigheten med fordons- referenshastigheten med hänsyn till hjulaccelerationens förtecken, varvid t.ex. följande fem kategorier utbildas och det allt efter kategori enligt de angivna relationerna härleds en hjulrelaterad fordonsreferensstorlek: a) bRa¿ as bRef (normalfall) ; i detta fall jämställs den hjulrelaterade fordonsreferensstorleken medlutningenhos hjulaccelerationen, dvs. bfzg = bRad ; b) vRad < vRef och bRa¿ negativ, då gäller: = ål bfzg bRad -- < b < -1,3g c) vRa¿ < vRef och bRad positiv, då gäller: bfzg = 'K2 bgad , o,sg < bRad < -ø d) VRa¿ Z - VRef och bRad positiv, då gäller: m bRad, o,ag < b <ø øcn e) VRad 2 - VRef och bRad negativ, då gäller: bfzq = ' Ka ' blzaa: ~°' Dessutom kan enligt en fördelaktig utföringsform av upp- finningen anordnas att vid stillastående hjul (bRad =0) 452 583 4 till den hjulindividuella fordonsreferensstorleken läggs ett progressivt eller linjärt sjunkande värde.

Vid periodiskt arbetande system sker lämpligen en bedömning av de enskilda hjulens vridförhällande i jämförelse med fordonsreferenshastigheten efter det i förväg bestämda tidsmönstret. Å andra sidan är det även möjligt att konti- nuerligt mäta hjulrelaterade fordonsreferensstorlekar och jämföra dem med fordonsreferenshastigheten.

Förfarandet enligt uppfinningen kan ske med kända kopplade elektroniska byggkomponenter eller med programstyrda kopp- lingskretsar, t.ex. med en mikrodator.

En speciell fördel hos förfarandet enligt uppfinningen består däri, att den på beskrivet sätt alstrade fordonsrefe- renshastigheten kan användas bàde som referensstorlek för reglering av bromseftersläpningen och av driveftersläp- ningen. Dessutom är det av betydelse, att den enligt upp- finningen alstrade fordonsreferenshastigheten även vid mycket smá friktioner motsvarar den verkliga fordonshastig- heten eller snabbt áter kan närmas denna hastighet. Genom iakttagande av hjulförloppet och bestämning av referensbild- ande faser uppnås enligt uppfinningen även i extrema regler- situationer en optimal anpassning av referensstorlekarna, nämligen .av fordonsreferenshastigheten till den verkliga fordonshastigheten.

Ytterligare fördelar, särdrag och användningsmöjligheter av uppfinningen framgår av beskrivningen av ytterligare detaljer samt av de bifogade figurerna.

- Figur l visar i diagramform hastighetsförloppet samt acceleräfionen resp. retardationen hos ett regelbromsat fordonshjul och den med hjälp av förfarandet enligt upp- finningen därur härledda hjulrelaterade fordonsreferenshas- tigheten; och - figur 2 visar en kopplingsanordning för förfarandets genomförande enligt uppfinningen. 5 452 583 Förfarandet enligt uppfinningen visar en för reglersystem för broms- och driveftersläpningen allmänt gällande väg att skapa en som referensstorlek lämpad fordonsreferenshas- tighet. Uppfinningen utgår därvid från reflektionen att det hjulet páverkande vridmomentet alltid sammansätts av summan av bromsmoment och drivmoment. Retarderas hjulet, överväger bromsmomentet medan drivmomentet överväger vid hjulets acceleration.

Via eftersläpningen fås sambandet mellan hjulhastigheten och fordonshastigheten. Vid betraktande av de enskilda hjulens vridförhàllande i samband med fordonsreferenshastig- heten sker, såsom figur l visar, en indelning i flera referensbildande faser, t.ex. i följande: a) bRa¿ z bRef (normalfall), (-l,3g < bRaä < O,6g). b) vRa¿ < vRef och bRa¿ negativ c) vRad < vRef och bRa¿ positiv d) vRa¿ Z_vRef och bRad positiv, och e) vRad 2_vRef och bRa¿ negativ.

Normalfallet, fasen a, fås om det enskilda hjulet utsätts för rètardationer eller accelerationer, som ligger inom området av fordonsdynamiken, dvs från omkring +0,6g till -l,3g. I detta omrâde skall enligt uppfinningen lutningen av fordonsreferenshastigheten vara lika med hjulaccelera- tionen, dvs. bfzg = bRad Den andra referensbildande fasen, fasen b, inträder, när det individuella hjulet retarderas så mycket att det uppstår en större eftersläpning. I detta fall beror det endast på diffgzensen mellan driv- och bromsmomentet, vilken retardation hjulet får. vid låga friktionsvärden (halka) och höga bromstryck retar- deras hjulet mycket starkt. 452 583 a En för stark minskning av fordonsreferenshastigheten skulle i detta fall vara olämplig, eftersom då för det första referenshastighetens avvikelse från fordonshastigheten skulle bli stor och eftersom för det andra referenshastig- heten snabbt skulle bli noll och då icke stod till förfogan- de som reglerkriterium. Därför borde i detta område referen- sen sänkas med en lutning som är omvänt proportionell mot hjulretardationen. Således gäller i fasen b: -Kl bfzg - -_ ; (- eo < bRad < -1,39) bRad Ett gynnsamt värde för Kl kan härledas ur att vid bRad = - l,3g även den hjulretarderade fordonsreferensstorleken (bfzg) skulle få ett värde av -l,3g. Därför blir Kl = 1,s9g2 I fasen b kan med det nämnda Kl -värdet den hjulrelaterade fordonsreferensstorleken (bfzg) genomlöpa området 0 till -l,3g.

I allmänhet borde Kl ligga mellan 0,592 och 5g2- Med '9' förstås här alltid jordaccelerationskonstanten, vars värde ligger vid omkring 9,81 m/sz.

För att uppnå att det iakttagna hjulets hastighet och fordonsreferensen återigen möts efter den starka retarda~ tionen i den andra fasen, fasen b, skall referensen i den tredje fasen, fasen c, allt efter hjulets startaccelera- tion närma sig hjulhastigheten varierande starkt.

Vid branta startaccelerationer överväger drivmomentet.

Man beflnner sig i regleringen antingen vid höga friktions- värden ßeller ett för litet bromsmoment har använts.' I båda fall är ett snabbt närmande av referensen till hjulhas- tigheten lämpligt. Enligt uppfinningen fastställs således i denna tredje fas, fasen c, i vilken vRa¿ < vRef gäller och bgad är positiv ...m-_ n-u-fl-w- 7 452 583 fordonsreferensen enligt sambandet bfzg = K2 ' bRadI 0'6 < bRad < K2 väljs lämpligen så att vid hjulets 'normala' startaccele- rationer (bRad<= 0 till +5g) området mellan 0 och -1,39 genomlöps. Därav följer att t.ex. K kan fastläggas enligt följande: K2== 0,26. I andra fall kan K2 väljas mellan 0,1 och 2.

De nämnda tre referensbildande fasrna a) till c) gäller för bromseftersläpning.- För driveftersläpning, som är underkastad samma fysikaliska lagar som bromseftersläpning- en, fastläggs i det här beskrivna utföringsexemplet av uppfinningen tvà ytterligare reeferensbildande faser, nämligen faserna d och e.

Accelereras hjulet av motorvridmomentet utöver fordonshas- tigheten så kunde efter en viss tid referensen befinna sig så långt ifrån de icke drivna hjulen, att därigenom regleringen påbörjas. Enligt uppfinningen motkopplas därför åter i detta fall. I den fjärde referensbildande fasen, fasen d, i vilken den iaktagna hjulhastigheten skulle vara större eller lika med referenshastigheten (vRa¿ ¿_vRef) och hjulacoelerationen skulle vara positiv, fastställs referensstorleken bfzg till b X3 fzg bRad Ett lämpligt värde för K3 ligger vid :<3 _.=_ o,3sg2 så att då vid bRa¿ = O,6g blir även bfzg = 0,6g_ I anara fall ligger K3 i området mellan 0,lg2 och 5g2.

Vid det iakttagna hjulets retardation efter spinnandet så länge sambandet 452 583 8 Vasa z VRef (bnaa < 0) gäller, är återigen ett starkare närmande av referensen (bfzg) till hjulretardationen önskvärt. I denna femte fas, fasen e, fastställs därför referensen enligt sambandet bfzg = *X4 'bnaa Ett lämpligt värde för K4 är :<4 so,12.

Ett specialfall föreligger, om bRad = 0. I detta fall, nämligen vid stillastående hjul, kommer företrädesvis referensen att minskas progressivt eller linjärt via ett tidskriterium (tmax; enligt figur 2).

I figur l visas som funktion av tiden hastigheten VRa¿ samt accelerationen resp. retardationen bRad av ett regel- bromsat fordonshjul. Indelningen i de ovan beskrivna refe- rensbildande faserna a till e och förloppet av den enligt förfarandet i enlighet med uppfinningen spårade hjulrelate- rade referenshastigheten VRef är likaledes àtergivna i figur 1. För enkelhetens skull har VRef under' varje fas visats vara konstant, fastän det enligt uppfinningen är anordnat att spåra och utvärdera den hjulrelaterade refe- rensstorleken kontinuerligt eller i elektronikens arbets- takt. Ända till tidpunkten tl i figur 1 föreligger det så kallade normalfallet. I detta område överensstämmer fordonsreferens- hastigheten någorlunda med hjulretardationen, så att villko- ren för fasen a är uppfyllda. Hjulhastighetens VRa¿ därpå följande förlopp indikerar att antingen vidhäftningen på vägbanan är làg eller bromskraften är så stor, att det föreligger blockeringsrisk. Den referensbildande fasens b villkor är fastlagda i tidsintervallet mellan tl och tg. Därför sänks här såsom tidigare skildrats fordonsrefe- renshastigheten VRef omvänt proportionellt mot hjulretarda- tionen. 9 452 583 Vid tidpunkten tg blir bRad positiv. Hjulhastigheten är fortfarande mindre än referenshastigheten. Drivmomentet dominerar. Villkoren hos fasen c är således uppfyllda.

Genom en starkare minskning av referenshastigheten i jämför- else med fasen b uppnås ett snabbare närmande till hjulhas- tigheten.

Den enligt förfarandet i enlighet med uppfinningen erhållna hjulrelaterade referensstorleken (bfzg), som erhållits genom uppdelning i referensbildande faser och genom fast- läggandet av det följande förloppet i avhängighet av den 'spàrade' fasen, jämförs därefter med de andra hjulens motsvarande radindividuella referensstorlekar och samman- kopplas logiskt. Efter i förväg bestämda kriterier spåras eller utväljs nu på känt sätt de referensstorlekar, som är bäst lämpade som referensstorlek för regleringen. En bildning av mellanvärden mellan flera spårade referensstor- lekar enligt förfarandet i enlighet med uppfinningen är likaledes möjligt.

I de därpå följande faserna d och e är det iakttagna hjulets drivmoment så stort att hjulhastigheten VRad stiger ovanför fordonsreferensen VRef. Därför sänks i tidsintervallet mellan t3 och t4 fordonsreferensen omvänt proportionellt mot hjulaccelerationen. I den följande fasen e, i vilken hjulet åter retarderas, strävar man ända till tidspunkten t5 efter ett starkare närmande av referenshastigheten till hjulhastigheten. Efter t5 härskar i utföringsexemplet enligt figur l återigen fasens 1 villkor, så att den hjulre- laterade fordonsreferensen bfzg kan sättas lika med hjul- accelerationen bRad.

Ett utföringsexempel pà en kopplingsanordning för det beskrivfiaf förfarandets genomförande återges i figur .2.

För att jämföra den individuella hjulhastigheten VRad med referenshastigneten VRef har enligt figur 2 anordnats en komparator 1 och för att bestämma hjulaccelerationens bRad förtecken en komparator 2. Via OCH-grindar 3.4.5 och 6 är utgàngarna hos komparatorerna 1,2 logiskt samman- kopplade med varandra på så sätt, att de fyra kombinationer- 452 585 10 na (VRa¿ < VRef , bRa¿ positiv; VRa¿ ¿ VRef , bRa¿ positiv; VRad < VRef , bRad negativ; VRad _>_ VRef , bRad neqativ) avger var sin signal till en av omkopplarna 7,8,9 eller 10.

Via den av en signal 7,8,9 eller 10 påverkade och därigenom stängda omkopplaren avges den motsvarande konstanten Kl, K2, K3 eller K4 till ingången av en divisor ll eller en multiplikator 12. In i divisorns ll och multiplikatorns 12 andra ingång matas det hjulets momentana acceleration representerande värdet bRad, så att man vid utgången av stegen ll eller 12, allt efter omkopplarnas 7-10 läge, erhåller den hjulrelaterade fordonsreferensen bfzg som produkt av hjulhastigheten bRad med -K2 (fas c) eller -K4 (fas 2), resp. som kvoten ur Kl och bRad (fas b) eller K3 och bRad. Divisorns ll resp. multiplikatorns 12 utgångs- värde adderas med hjälp av ett adderingsorgan 13 till referenshastigheten Vgef, varefter i slutsteget 14 det följande förloppet av referenshastigheten VRef resp. VRef -värdet står till förfogande i nästa arbetsfas.

Komparatorns 2 tredje utgång, dvs den övre utgången i figur 2, är via en inverterare 15 kopplad till en räknares 16 reset-ingång jämför innehållet i räknaren 16 med ett största möjliga tidsvärde tmax, som är visat med komponent- steget 18. Blir i det ovan beskrivna 'specia1fa1let' accele- rationen bRa¿ = 0, uppstår vid komparatorns 2 tredje utgång en signal, genom vilken via inverteraren 15 räknaren 16 startas. Blir räknarinnehållet större än tmax, så uppstår vid komparatorns 17 utgång en signal, som påverkar en omkopplare 19, genom vilken konstanten K5 kopplas till multiplikatorn 12. Samtidigt påverkas av signalen vid komparatorns 17 utgång en ytterligare omkopplare 20, genom vilken nfi?i stället för hjulaccelerationen bRad tidsvärdet tmax kopplas till divisorns ll och multiplikatorns 12 ingång. Därigenom säkerställs att fordonsreferensen minskas vid stillastående hjul.

De vid komparatorernas 1 och 2 ingång befintliga signalerna ll 452 583 kan, i stället för kopplingsanordningen enligt figur 2, även sammankopplas genom en motsvarande programmerad mikro- PJÉOCGSSOI .

Claims (12)

452 583 12 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för att skapa en fordonsreferenshastighet som referensstorlek för reglering av broms- och/eller driveftersläpningen i motorfordon, speciellt vägfordon, vid vilket de reglerade hjulens hjulvridförhállande mäts och fordonsreferenshastigheten bildas genom de enskilda hjulens hjulvridförhàllande genom logisk sammankoppling, urval efter i förväg bestämda kriterier och/eller jämförelse med i. förväg bestämda gränsvärden, k ä n n e t e c k n a t av att varje hjuls hjulvridförhållande bedöms i jämförelse med den till hjulen relaterade fordonsreferenshastigheten (VRef) efter flera bestämda kriterier och därefter indelas i kategorier, nämligen i referensbildande faser, och att i avhängighet av den spårade referensbildande fasen en till det individuella hjulet relaterad fordonsreferensstor- lek (bfzg) fsstläggs och tillsammans med de övriga hjulens hjulrelaterade fordonsreferensstorlekar utvärderas för fordonsreferenshastighetens bestämning.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att särskiljandet och indelningen av de referensbildande faserna i flera kategorier sker genom jämförelse av den individuella hjulhastigheten (vRad) med den hjulrelaterade fordonsreferenshastigheten (vRef) med hänsyn till hjulets momentana hastighetsändring (bRa¿).

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att särskiljandet av de referensbildande faserna sker med hänsyn till riktningen av hjulhastighetsåndringen (bRad)-

4. Förfaçande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t_ av att särskiljandet av de referensbildande faserna sker med hänsyn till storleken och riktningen av hjulhastighets- ändringen (bRad). -l 13 452 583

5. Förfarande enligt något av kraven 2-4,k ä n n e t e c k - n a t av att särskiljandet av de referensbildande faserna sker efter fem följande kategorier: a) bRaä q, bRef (normalfall) b) vRad < vRef och bRad negativ C) vRad < vRef och bRad positiv d) vRa¿ 1 vRef och bRad positiv, och e) vRa¿ ¿ vgef och bRa¿ negativ.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att den till det individuella hjulet relaterade fordonsrefe- rensstorleken (bfzg) fastställs i de fem kategorierna efter följande relationer: a) = b Ü _1139' < b < '<1 b) bfzg = __ 7 " °° < b < 1139 bRad d _ X3 - ao bRad e) = -K4 I bRad ; __ 00 b < "].,3g.

7. Förfarande enligt något av kraven l-7, k ä n n e t e c k- n a t av att följande värden väljs för konstanterna: Kl = 0,5 till 5g2, företrädesvis l,7g2 ._'.____J' ' Kg = 0,1 till 2 , företrädesvis 0,25 K3 = 0,1 till 592, företrädesvis 0,4g2 X4 0,05 till 2 , företrädesvis 0,1 452 583 14

8. Förfarande enligt något av kraven l-7, k ä n n e t e c k- n a t av att vid stillastående hjul (bRad =0) till den hjulindividuella fordonsreferensstorleken läggs ett pro- gressivt eller linjärt sjunkande värde.

9. Förfarande enligt något av kraven l-8, k ä n n e t e c k- n a t. av' att bedömningen av de enskilda hjulens vridför- hållande sker genom jämförelse med fordonsreferenshastig- heten efter ett bestämt tidsmönster.

10. Förfarande enligt något av kraven l-8, k ä n n e - t e c k n a t av att bedömningen av de enskilda hjulens vridförhàllande sker kontinuerligt genom jämförelse med fordonsreferenshastigheten.

11. ll. Anordning för förfarandets genomförande enligt något av kraven l-10, k ä n n e t e c k n a d av att elektroniska komponentsteg (1,2) för jämförande de enskilda hjulens individuella hjulhastighet (vRa¿) med den hjulrelaterade fordonsreferenshastigheten (vRef) och för att fastställa hjulaccelerationen (ÉbRad), uppvisar koordinationskopplingar (3-6), multiplikatorer (12) och divisorer (ll), med vilka i avhängighet av hjulvridförhàllandet i jämförelse med fordonsreferenshastigheten och hjulaccelerationen (ÉbRa¿) efter bestämda kriterier med hänsyn till bestämda konstanter (Kl till K4) utgångsvärden kan skapas och tillsammans med den hjulrelaterade referenshastigheten (VRef) kan cykliskt resp. i kopplingens arbetstakt tillföras ett adderingsorgan (13).

12. l2. Anordning för förfarandets genomförande enligt något av kraven l-10, k ä n n e t e c k n a d av att denna inne- håller enšmikrodator, som jämför de enskilda hjulens vrid- förhállande (VRad) med den hjulrelaterade fordonsreferens- hastigheten (VRef) efter flera kategorier, nämligen de referensbildande faserna (faserna a-e), bedömer 'och i avhångighet av den spårade referensbildande fasen fast- ställer en till det individuella hjulet relaterad fordonsre- ferensstorlek (bfzg), som tillsammans med de övriga hjulens hjulrelaterade fordonsreferensstorlekarna kan utvärderas för fordonsreferenshastighetens bestämning. . ..~...-......-..---.~M«