WO1997019841A1 - Verfahren zur verbesserung des regelverhaltens eines abs für geländegängige fahrzeuge - Google Patents

Verfahren zur verbesserung des regelverhaltens eines abs für geländegängige fahrzeuge Download PDF

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Gunther Buschmann
Ralph Gronau
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Itt Automotive Europe Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/176—Brake regulation specially adapted to prevent excessive wheel slip during vehicle deceleration, e.g. ABS
    • B60T8/1769—Brake regulation specially adapted to prevent excessive wheel slip during vehicle deceleration, e.g. ABS specially adapted for vehicles having more than one driven axle, e.g. four-wheel drive vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2210/00—Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes
    • B60T2210/10—Detection or estimation of road conditions
    • B60T2210/16—Off-road driving conditions

Definitions

  • the invention relates to a method for improving the control behavior of an anti-lock control system for off-road vehicles, in particular the control behavior on gravel, gravel and the like, in which the rotational behavior of the individual wheels is measured and for determining input variables is evaluated for the anti-lock control.
  • ABS Anti-lock braking system
  • the invention is therefore based on the object of developing a method suitable for off-road vehicles equipped with anti-lock control that ensures a comparatively high vehicle deceleration even in the case of unfavorable driving situations or roadway situations, without - by switching off the ABS - the advantages of an anti-lock regulation must be dispensed with.
  • the special feature of the method according to the invention is that, at a vehicle speed or vehicle reference speed which is below a predetermined limit value, the control is designed such that only after one wheel of a vehicle is locked ⁇ axis uses the anti-lock control for the second wheel of the axle. Blocking of one wheel of an axle is therefore permitted and only the running stability of the second wheel is regulated.
  • a special control mode is activated only when an off-road operation or a certain road surface condition and low speed is detected, in which the control for the second wheel of this axis only becomes effective after a wheel of one axle is blocked.
  • blocking of one wheel of an axle is generally permitted at a vehicle speed which is below a predetermined limit value.
  • a special control mode is only activated when "off-road operation" is recognized and at the same time the vehicle (reference) speed is below the specified limit value.
  • the method according to the invention ensures a particularly high braking power or vehicle deceleration in the terrain and at low vehicle speed by blocking a wheel of an axle and at the same time maintaining the steering ability and driving stability by regulating the second wheel; at least the steering ability and stability is better than when ABS is switched off or when four wheels are locked.
  • the braking distance is significantly shorter in the above-mentioned situations, by up to 25% compared to regulation on all wheels.
  • the input signals of the anti-lock control system are obtained with the aid of wheel sensors S1 to S4.
  • 1 signals or "data are derived from the sensor signals in a processing circuit, which to v 4 ein ⁇ the individual vehicle wheels and the rotational behavior reflect the speeds Vi of these wheels.
  • the speed signals Vj to v 4 are evaluated in a known manner in an evaluation circuit 2, the changes in the vehicle speeds, namely the wheel decelerations and accelerations Vj to v 4 , the temporal changes in these variables v 1 to v 4 (the jerk ) and the wheel slip ⁇ j to ⁇ 4 are of interest.
  • a vehicle reference speed v REF is used in this example, which is created by logically linking the individual wheel speeds v 1 to v 4 and which approximately reflects the vehicle speed.
  • a circuit 4 symbolically represented as ABS logic
  • data processing based on complex algorithms and by evaluating all available information from the wheel-specific measured values and the derived variables (deceleration, acceleration, jerk, slip, reference speed, etc.) are used to brake pressure control gnale won, which are supplied to a switching block 6 via a valve control 5.
  • This switch block contains brake pressure actuators, e.g. Electromagnetically controllable hydraulic valves.
  • each vehicle wheel has an electromagnetically controllable inlet and an outlet valve, with which the brake pressure in the individual vehicle wheels can be controlled and modulated in conjunction with an auxiliary pressure supply system or a hydraulic return pump.
  • ABS circuit system of the type shown can of course also be implemented with the aid of program-controlled circuits, such as microcomputers, microcontrollers or the like.
  • the circuit arrangement shown also contains an additional circuit 7 which contains the circuits required for carrying out the method according to the invention or which embodies the program steps required for this method.
  • This additional circuit 7 is composed of two detection circuits 8 and 9 and an AND operation 10.
  • the circuit 8 recognizes and signals a driving situation in the field, i. H. on bumpy roads, on gravel, gravel or the like.
  • a driving situation in the field i. H. on bumpy roads, on gravel, gravel or the like.
  • the wheel signals emitted by the wheel sensors and evaluated in the evaluation circuit 2 are expediently analyzed, as here.
  • Driving off-road leads to typical wheel turning behavior, to wheel turning vibrations, chassis vibrations of certain amplitude or frequency or the like; the typical signal curve depends on the respective chassis design.
  • the input E1 of the additional circuit 7 or the detection circuit 8 can alternatively or additionally be connected to a manually operated switch (not shown), with the aid of which the detection circuit 7 can signal "off-road operation".
  • the second detection circuit 9 the input of which is designated E2, compares the instantaneous vehicle reference speed (v REF ) with a predetermined vehicle speed threshold v G. If the vehicle speed v FEF is below the predetermined speed limit value v 5 and "off-road operation" is recognized by the circuit 8, this is signaled via the AND logic operation 10 to the ABS logic 4. With the help of the ABS logic 4, as long as the aforementioned criteria are met, the special Control mode "switched". After activating this special control mode, pressure reduction or anti-lock control on a wheel is only permitted after the second wheel of the respective axle has been locked.
  • v G the limit speed
  • priority is given to an unhindered anti-lock control system with optimum steering ability and driving stability.

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Abstract

Zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Blockierschutz-Regelungssystems für geländegängige Fahrzeuge wird bei einer Fahrzeug-Referenzgeschwinkigkeit (VREF), die unter einem vorgegebenen Geschwindigkeits-Grenzwert (VG) liegt, die Regelung derart ausgelegt, daß erst nach dem Blockieren jeweils eines Rades einer Achse die Blockierschutzregelung für das zweite Rad der Achse einsetzt. Es wird also grundsätzlich bei dieser geringen Geschwindigkeit das Blockieren jeweils eines Rades einer Achse zugelassen. Andererseits kann die Regelung auch so ausgelegt werden, daß beim Erkennen von 'Geländebetrieb' und geringer Fahrzeuggeschwindigkeit ein Sonder-Regelungsmodus aktiviert wird.

Description

Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines ABS für geländegängige Fahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesse¬ rung des Regelverhaltens eines Blockierschutz-Regelungssy¬ stems für geländegängige Fahrzeuge, insbesondere des Regel¬ verhaltens auf Kies, Schotter und ähnlichem, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Räder gemessen und zur Ermitt¬ lung von Eingangsgrößen für die Blockierschutzregelung aus¬ gewertet wird.
Bei Fahrzeugen der mittleren und höheren Preisklasse gehören heutzutage Blockierschutzregelungssysteme (ABS) zu den Stan¬ dardausrüstungen. Kleinere und preiswertere Fahrzeuge werden in zunehmendem Maße in diesen Kreis einbezogen. Die Vorzüge einer Blockierschutzregelung sind unbestritten, obwohl es Ausnahme-Situationen gibt, in denen durch eine Blockier- schutzregelung der Bremsweg länger werden kann.
Von besonderer Bedeutung sind solche Ausnahme-Fahrsituatio¬ nen für geländegängige Fahrzeuge, deren Bremsleistung auf Kies, Schotter und ähnlichem zu Beanstandungen Anlaß gibt; auf solchen Fahrbahnbelägen ist die Bremsleistung eines blockierten Rades relativ hoch. Es ist daher auch bereits bekannt, bei solchen geländegängigen Fahrzeugen eine Ab¬ schaltmöglichkeit für das ABS vorzusehen, um die maximale Verzögerung im Off-Road-Betrieb zu gewährleisten. Natürlich ist eine solche Abschaltmöglichkeit kritisch. Bei blockierten Vorderrädern iεt das Fahrzeug nicht mehr lenk- bar. Bei blockierten Hinterrädern ist bekanntlich die Fahr¬ stabilität gefährdet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein für ge¬ ländegängige, mit Blockierschutzregelung ausgerüstete Fahr¬ zeuge geeignetes Verfahren zu entwickeln, daß auch bei un¬ günstigen Fahrsituationen bzw. Fahrbahnsituationen eine ver¬ gleichsweise hohe Fahrzeugverzögerung sicherstellt, ohne daß - durch Abschaltung des ABS - auf die Vorzüge einer Blok- kierschutzregelung verzichtet werden muß.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe durch das in den beigefügten Ansprüchen 1 oder 3 beschriebene Verfahren ohne Inkaufnahme von Nachteilen gelöst werden kann. Die Beson¬ derheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nach An¬ spruch 1 darin, daß bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, die unter einem vorgegebe¬ nen Grenzwert liegt, die Regelung derart ausgelegt wird, daß erst nach dem Blockieren jeweils eines Rades einer Fahrzeug¬ achse die Blockierschutzregelung für das zweite Rad der Ach¬ se einsetzt. Es wird also jeweils das Blockieren eines Rades einer Achse zugelassen und nur die LaufStabilität des zwei¬ ten Rades geregelt.
Nach Anspruch 3 wird nur bei Erkennen eines Geländebetriebes bzw. einer bestimmten Fahrbahnbeschaffenheit und niedriger Geschwindigkeit ein Sonder-Regelmodus aktiviert, bei dem erst nach dem Blockieren eines Rades einer Achse die Rege¬ lung für das zweite Rad dieser Achse wirksam wird.
Nach der einen Variante der Erfindung wird also grund¬ sätzlich bei einer Fahrzeug-Geschwindigkeit, die unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt, das Blockieren jeweils eines Rades einer Achse zugelassen. Nach der alternativen Variante wird ein Sonder-Regelungsmodus erst dann aktiviert, wenn ein "Geländebetrieb" erkannt wird und wenn gleichzeitig die Fahrzeug-(Referenz)geschwindigkeit unter dem vorgegebenen Grenzwert liegt.
Einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen genannt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird im Gelände und bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit durch das Blockieren eines Rades einer Achse eine besonders hohe Bremsleistung bzw. Fahrzeugverzögerung sichergestellt und gleichzeitig durch die Regelung des zweiten Rades der Erhalt der Lenkfähigkeit und der Fahrstabilität aufrechterhalten; zumindest ist die Lenkfähigkeit und Stabilität besser als bei abgeschaltetem ABS bzw. bei vier blockierten Rädern. Der Bremsweg wird in den genannten Situationen deutlich kürzer, um bis zu 25 %, im Vergleich zu einer Regelung an allen Rädern.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung von Einzelhei¬ ten anhand der beigefügten Abbildung hervor, die die wesent¬ lichen Komponenten einer Schaltungsanordnung zur Durchfüh¬ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergibt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einer Schaltungs¬ anordnung, die für ein geländegängiges Fahrzeug vorgesehen ist und zur Blockierschutzregelung dient, werden die Ein¬ gangssignale des Blockierschutzregelungssystems mit Hilfe von Radsensoren Sl bis S4 gewonnen. Aus den Sensorsignalen werden in einer Aufbereitungsschaltung 1 Signale oder" Daten abgeleitet, welche die Geschwindigkeiten Vi bis v4 der ein¬ zelnen Fahrzeugräder und das Drehverhalten dieser Räder wiedergeben. In einer Auswerteschaltung 2 werden in bekannter Weise die Geschwindigkeitssignale Vj bis v4 ausgewertet, wobei vor al¬ lem die Änderungen der FahrZeuggeschwindigkeiten, nämlich die Radverzögerungen und -beschleunigungen Vj bis v4, die zeitlichen Änderungen dieser Größen v1 bis v4 (der Ruck) und der Radschlupf λj bis λ4 interessieren.
Zur Ermittlung des Radschlupfes wird in diesem Beispiel eine Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit vREF herangezogen, die durch logische Verknüpfung der einzelnen Radgeschwindigkeiten v1 bis v4 entsteht und die näherungsweise die Fahrzeuggeschwin¬ digkeit wiedergibt.
In einem symbolisch alε ABS-Logik dargestellten Schaltkreis 4 werden durch Datenverarbeitung auf Basis komplexer Algo¬ rithmen und durch Auswertung aller zur Verfügung stehenden Informationen aus den radindividuellen Meßwerten und den abgeleiteten Größen (Verzögerung, Beschleunigung, Ruck, Schlupf, Referenzgeschwindigkeit usw.) Bremsdrucksteuersi¬ gnale gewonnen, die über eine Ventilansteuerung 5 einem Schaltblock 6 zugeführt werden. Dieser Schaltblock enthält Bremsdruckaktuatoren, z.B. elektromagnetisch steuerbare Hy¬ draulikventile. Bei bekannten Blockierschutzregelungssyste¬ men verfügt jedes Fahrzeugrad über ein elektromagnetisch steuerbareε Einlaß- und ein Auεlaßventil, mit denen in Ver¬ bindung mit einem Hilfsdruck-Versorgungssystem oder einer hydraulischen Rückförderpumpe der Bremεdruck in den einzel¬ nen Fahrzeugrädern gesteuert und moduliert werden kann.
Ein ABS-Schaltungssystem der dargestellten Art kann natür¬ lich auch mit Hilfe von programmgesteuerten Schaltkreisen, wie Mikrocomputer, Mikrocontroller oder dergleichen, ver¬ wirklicht werden. Die abgebildete Schaltungsanordnung enthält außerdem eine Zusatzschaltung 7, die die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Schaltkreise enthält oder die die für dieses Verfahren notwendigen Pro¬ grammschritte verkörpert. Diese Zusatzschaltung 7 setzt sich aus zwei Erkennungsschaltungen 8 und 9 und einer UND-Ver¬ knüpfung 10 zusammen.
Der Schaltkreis 8 erkennt und signalisiert eine Fahrsitua¬ tion im Gelände, d. h. auf holpriger Fahrbahn, auf Kies, Schotter oder dergleichen. Zur Identifizierung einer solchen Fahrbahn-Situation werden zweckmäßigerweise - wie hier - die von den Radsensoren abgegebenen und in der Auswerteschaltung 2 ausgewerteten Radsignale analysiert. Das Fahren im Gelände führt zu typischem Raddrehverhalten, zu Raddrehschwingungen, Fahrwerksschwingungen bestimmter Amplitude- oder Frequenz oder dergleichen; der typische Signalverlauf ist von der jeweiligen Fahrwerkskonstruktion abhängig.
Der Eingang El der Zusatzschaltung 7 bzw. der Erkennungs¬ schaltung 8 kann alternativ oder zusätzlich mit einem (nicht dargestellten) manuell betätigbaren Schalter in Verbindung stehen, mit dessen Hilfe der Erkennungsschaltung 7 "Gelände¬ betrieb" signalisiert werden kann.
Die zweite Erkennungsschaltung 9, deren Eingang mit E2 be¬ zeichnet ist, vergleicht die momentane Fahrzeug-Referenz¬ geschwindigkeit (vREF) mit einer vorgegebenen Fahrzeug-Ge¬ schwindigkeitsschwelle vG. Liegt die FahrZeuggeschwindigkeit vFEF unter dem vorgegebenen Geschwindigkeitsgrenzwert v5 und wird "Geländebetrieb" durch die Schaltung 8 erkannt, wird dies über die UND-Verknüpfung 10 der ABS-Logik 4 signali¬ siert. Mit Hilfe der ABS-Logik 4 wird daraufhin - solange die vorgenannten Kriterien erfüllt εind - auf den Sonder- Regelungsmodus "umgeschaltet". Nach Aktivierung dieses Sonder-Regelungsmodi wird ein Druckabbau bzw. eine Blockier¬ schutzregelung an einem Rad erst nach dem Blockieren des zweiten Rades der jeweiligen Achse zugelassen.
Als Grenzgeschwindigkeit vG, oberhalb der kein Sonder-Rege¬ lungsmodus möglich ist oder beendet wird, hat sich ein Wert in der Größenordnung zwischen 15 km/h und 25 km/h, z.B. ein Grenzwert von 20 km/h, als zweckmäßig erwiesen. Bei höherer Fahrzeug-(Referenz)geschwindigkeit, bei der im allgemeinen kein "Geländebetrieb" vorliegt, wird einer ungehinderten Blockierschutzregelung mit optimaler Lenkfähigkeit und Fahr¬ stabilität der Vorrang eingeräumt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Blockierschutz-Regelungssystems für geländegängige Fahr¬ zeuge, insbesondere des Regelverhaltens auf Kies, Schot¬ ter und ähnlichem, bei dem das Drehverhalten der ein¬ zelnen Fahrzeugräder gemessen und zur Ermittlung von Eingangsgrößen für die Blockierschutzregelung ausgewer¬ tet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fahrzeug-Geschwindigkeit bzw. Fahrzeug-Referenzgeschwin¬ digkeit (vREF) unter einem vorgegebenen Grenzwert (vG) die Regelung derart ausgelegt wird, daß erst nach dem Blockieren jeweils eines Rades einer Achse die Blockier¬ schutzregelung für das zweite Rad der Achse einsetzt bzw. zugelassen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grenzwert (vG) für die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw.
Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (vREF) in der Größen¬ ordnung von 15 km/h bis 25 km/h vorgegeben wird.
3. Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Blockierschutz-Regelungssystems für geländegängige Fahr¬ zeuge, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Räder gemessen und zur Ermittlung von Eingangsgrößen für die Blockierschutzregelung ausgewertet wird, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß bei Geländebetrieb, d.h. bei Erkennen ei¬ ner Fahrsituation auf holpriger Fahrbahn oder derglei¬ chen, und bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (vREF) unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerteε (vG) ein Sonder-Regelungsmodus aktiviert wird, bei dem erst nach dem Blockieren eines Rades einer Achse die Blockierschutzregelung für das zweite Rad der Achse wirksam wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erkennen von Fahrwerksschwingungen, Radschwingun¬ gen, Raddrehschwingungen oder dergleichen, die für einen Geländebetrieb typisch sind, der Sonder-Regelungsmodus selbsttätig aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Regelung bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (vREF) unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (vG) manuell auf den
Sonder-Regelungsmodus umgestaltet werden kann.
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