WO1997027092A1 - Verfahren zur verbesserung des regelverhaltens eines bremsdruckregelungssystems - Google Patents

Verfahren zur verbesserung des regelverhaltens eines bremsdruckregelungssystems Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for improving the control behavior of a
  • Brake pressure control system for motor vehicles in which the rotational behavior of the individual vehicle wheels is detected with wheel sensors and in which, by logically linking and evaluating the sensor signals, a vehicle reference speed, which approximately reflects the vehicle speed, and a vehicle reference acceleration are formed, and brake pressure control signals according to a predetermined control mode are obtained and in which the body movement or the body acceleration is measured with one or more vehicle acceleration sensors.
  • ABS Anti-lock braking systems
  • ASR traction control systems
  • FDR driving stability control systems
  • ASMS driving stability control systems
  • the brake pressure is regulated in such a way that the wheels rotate with slippage during full braking, in which both high braking forces and high lateral forces can be transmitted.
  • the vehicle remains steerable when the brakes are applied fully.
  • brake pressure control based on brake pressure control are also known.
  • traction control an attempt is made to prevent the driven wheels from spinning when the vehicle is started by braking.
  • driving stability control the vehicle should be prevented from skidding about its vertical axis by means of a targeted build-up of brake pressure.
  • control methods developed in particular for an anti-lock braking system are based on the fact that an attempt is made from the signals from the wheel sensors, which record the turning behavior of the wheels, to keep the respective wheel speed in the range of the optimal use of the coefficient of friction.
  • Vehicle-specific limit values are defined in the control algorithm, and when they occur, the brake pressure is adjusted.
  • Wheel decelerations and / or slip values are defined so that the brake pressure can be reduced if the vehicle wheels decelerate too much or enter into excessive slip, ie they have a tendency to lock. In this way, the wheel slip can be kept in the area of optimal use of the coefficient of friction.
  • the threshold values of the regulation are defined for firm, level road surfaces with a decreasing ⁇ slip curve depending on the coefficient of friction of the road.
  • Limit values for the slip to be observed can also be defined in a similar manner, a control intervention taking place if the current slip is outside the defined limit values.
  • intervention thresholds are adapted in the sense that higher slip values or acceleration thresholds are permitted or that no unjustified pressure reduction processes caused by vibrations are triggered.
  • vehicle acceleration is intended to capture both positive and negative values of the speed change.
  • the invention is based on the object of developing a method of the type mentioned at the outset which leads to an even better adaptation of the control to the respective driving situation or to the respective road conditions.
  • the invention is based on the consideration that the value of the reference acceleration calculated on the basis of the wheel sensor signals represents a time-averaged value for the entire vehicle.
  • An acceleration sensor which is connected to the vehicle body or to the vehicle chassis, measures the accelerations (vibrations) of these components.
  • the acceleration of the entire vehicle can be represented by the calculated reference vehicle acceleration. If the difference between the values provided by the acceleration sensor and the calculated reference acceleration is formed, the movement (acceleration) of the body or chassis relative to the entire vehicle can be represented.
  • event signals can be output based on which the control algorithm for brake pressure control is adapted.
  • FIG. 1 The idea of the invention is illustrated with the aid of a very schematic illustration in FIG. 1.
  • a vehicle acceleration sensor 10 is connected to the body 1 and reflects the acceleration or deceleration of the body 1 in the longitudinal direction of the vehicle. At this point it should be noted that the procedure is natural can be refined if the lateral acceleration of the vehicle is also detected.
  • the wheel sensors 6, 7, 8, 9 reproduce an angle-resolved signal, the time derivative of which represents the angular speed of the wheels or, in short, the wheel speed.
  • the vehicle acceleration (or deceleration) sensor 10 likewise delivers an acceleration signal, which, however, only reproduces the longitudinal acceleration a Kar (step 14) of the body 1.
  • This acceleration signal is not identical to the vehicle reference acceleration because it is the acceleration of the entire vehicle and additionally shows the vibrations of the body caused by uneven road surfaces and is not averaged over time. If the two signals 13, 14 are compared in a difference generator 15, a relative deceleration is obtained which represents the deceleration or acceleration (vibrations) of the body in relation to the overall vehicle. When signals are referred to in this context, it is not meant individual values, but rather a representation of the respective magnitude over time.
  • the relative signal 16 can now be analyzed with regard to its frequency and the occurring amplitudes. The following two criteria can be derived:
  • the event signal El is output.
  • the event signal E2 is output.
  • ⁇ a (determined in block 16), further criteria can also be derived.
  • the brake pressure control can now be adapted. The adjustment will go ahead everything consists in that the intervention thresholds are increased, so that higher slip values and / or deceleration values are allowed before the control system is started. It can also be provided that brake pressure reduction processes take place more slowly.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Bremsdruckregelungssystems für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder mit Radsensoren erfaßt wird und bei dem durch logische Verknüpfung und Auswertung der Sensorsignale eine Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, die näherungsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergibt, und eine Fahrzeug-Referenzbeschleunigung gebildet und Bremsdruck-Steuersignale nach einem vorgegebenen Regelungsmodus gewonnen werden und bei dem mit Fahrzeug-Beschleunigungssensoren die Karosserie-Beschleunigung gemessen wird. Es wird die Differenz zwischen der Fahrzeug-Referenzbeschleunigung (aref; 13) und der Karosserie-Beschleunigung (aKar; 14) gebildet und zum Erkennen der momentanen Fahrwegbedingungen ausgewertet. Der Regelungsmodus bzw. der Regelungsalgorithmus wird dann in Abhängigkeit von dem Differenzsignal (Δa; 16) vairiert.

Description

Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Bremsdruckregelungssystems
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines
Bremsdruckregelungssystems für Kraftfahrzeuge, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder mit Radsensoren erfaßt wird und bei dem durch logische Verknüpfung und Auswertung der Sensorsignale eine Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit, die näherungsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergibt, und eine Fahrzeug- Referenzbeschleunigung gebildet und Bremsdruck-Steuersignale nach einem vorgegebenen Regelungsmodus gewonnen werden und bei dem mit einem oder mit mehreren Fahrzeug- Beschleunigungssensoren die Karosserie-Bewegung bzw. die Karosserie-Beschleunigung gemessen wird.
Zu den Bremsdruckregelungssystemen, für die das Verfahren verwendet wird, zählen u.a. Antiblockiersysteme (ABS), Antriebsschlupfregelungen (ASR) , Fahrstabilitätsregelungen (FDR, ASMS) etc..
Bei einem Antiblockiersystem wird z.B. der Bremsdruck derart geregelt, daß sich die Räder bei einer Vollbremsung mit einem Schlupf drehen, bei dem sowohl hohe Bremskräfte als auch hohe Seitenkräfte übertragen werden können. Dies hat zur Folge, daß das Fahrzeug bei einer Vollbremsung lenkbar bleibt. Es sind auch andere Kraftfahrzeug-Regelungssysteme in zahlreichen Varianten bekannt, die auf Bremsdruckregelung basieren. So wird z.B. bei einer Antriebsschlupfregelung versucht, durch Bremseneingriff ein Durchdrehen der angetriebenen Räder beim Anfahren zu verhindern. Bei einer Fahrstabilitätsregelung soll durch einen gezielten Bremsdruckaufbau an bestimmten Rädern ein Schleudern des Fahrzeuges um seine Hochachse verhindert werden.
Die insbesondere für ein Antiblockiersystem entwickelten Regelverfahren beruhen darauf, daß aus den Signalen der Radsensoren, die das Drehverhalten der Räder erfassen, mit einem Regelalgorithmus versucht wird, die jeweilige Radgeschwindigkeit im Bereich der optimalen Reibwertausnutzung zu halten.
In dem Regelalgorithmus sind fahrzeugspezifische Grenzwerte definiert, bei deren Aufreten eine Anpassung des Bremsdruckes einsetzt.
So werden z.B. Radverzögerungen und/oder Schlupfwerte definiert, so daß der Bremsdruck abgebaut werden kann, wenn die Fahrzeugräder zu stark verzögern bzw. in zu hohen Schlupf einlaufen, also die Tendenz aufweisen zu blockieren. Auf diese Weise läßt sich der Radschlupf im Bereich der optimalen Reibwertausnutzung halten. Die Schwellenwerte der Regelung sind für feste, ebene Fahrbahnoberflächen mit abfallender μ-Schlupfkurve abhängig vom Reibwert der Fahrbahn definiert. In ähnlicher Weise lassen sich auch Grenzwerte für den einzuhaltenden Schlupf definieren, wobei ein Regeleingriff erfolgt, wenn sich der aktuelle Schlupf außerhalb der definierten Grenzwerte befindet.
Bei Bremsungen auf welligen Fahrbahnoberflächen (Schlechtweg) oder Fahrbahnen mit losem Untergrund (off road) ist es nicht angebracht, mit den Werten zu rechnen, die für feste, ebene Oberflächen definiert worden sind. Es kann als bekannt angesehen werden, daß auf den o.g. Untergründen die Bremswege verlängert werden, wenn mit den üblichen Grenz- bzw. Schwellenwerten gerechnet wird. Dies läßt sich darauf zurückführen, daß sich durch Schwingungen des Fahrwerks auf welligem Untergrund die Radlasten der einzelnen Räder sehr stark ändern ,was zu unerwünschten Bremsdruckabbau-Vorgängen führen kann. Auf losem Untergrund läßt sich die Verlängerung des Bremsweges dadurch erklären, daß dort die Kraftschlußausnutzung bei ansteigenden Schlupfwerten nicht wie sonst abfällt, sondern noch anwachsen kann; in der Abhängigkeit zwischen Kraftschlußausnutzung und Schlupf tritt kein Maximum auf. Dieses Verhalten wird durch die konventionellen Regelalgorithmen nicht oder nur in ungenügendem Maße abgedeckt.
Für die genannten Fälle sind die normalen Regelalgorithmen, mit Eingriffsschwellen, die für feste, ebene Fahrbahnuntergründe definiert sind, zu empfindlich eingestellt. Es ist daher notwendig, o.g. Fahrwegbedingungen zu erkennen und geeignete Sonderregelmodi zu schalten, die insbesondere darin bestehen, daß Eingriffsschwellen in dem Sinne angepaßt werden, daß höhere Schlupfwerte oder Beschleunigungsschwellen erlaubt sind bzw. keine ungerechtfertigten, durch Schwingungen verursachte Druckabbau-Vorgänge ausgelöst werden.
Aus der US-PS 4969100 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit bekannt, die aus den Signalen, die von den Radsensoren geliefert werden, abgeleitet wird. Gleichzeitig ist ein Beschleunigungssensor vorgesehen, dessen Werte mit der Referenzgeschwindigkeit bzw. mit einer daraus abgeleiteten Referenz- Fahrzeugbeschleunigung verglichen werden. Im Falle einer Abweichung wird das Verfahren zur Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit geändert.
Mit dem Begriff Fahrzeugbeschleunigung sollen sowohl positive als auch negative Werte der Geschwindigkeitsänderung erfaßt werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das zu einer noch besseren Anpassung der Regelung an die jeweilige Fahrsituation bzw. an die jeweilige Fahrbahnbedingungen führt.
Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 beschiebene Verfahren gelöst wird, dessen Besonderheit darin besteht, daß die Differenz zwischen der Fahrzeug-Referenzbeschleunigung und der Karosseriebeschleunigung gebildet und zum Erkennen der momentanen Fahrwegbedingungen ausgewertet wird und daß der Regelungsmodus bzw. der Regelungsalgorithmus in Abhängigkeit von dem Differenzsignal, also von der Fahrwegerkennung, variiert wird.
Einige besonders vorteilhafte Ausführungsarten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß der auf Basis der Radsensorsignale errechnete Wert der Referenz- Beschleunigung ein zeitlich gemittelter Wert für das Gesamtfahrzeuges dargestellt. Ein Beschleunigungssensor, der mit der Fahrzeugkarosserie bzw. mit dem Fahrzeugchassis verbunden ist, mißt die Beschleunigungen (Schwingungen) dieser Komponenten. Die Beschleunigung des Gesamtfahrzeuges kann durch die errechnete Referenz-Fahrzeugbeschleunigung dargestellt werden. Bildet man die Differenz zwischen den Werten, die der Beschleunigungssensor liefert und der errechneten Referenz-Beschleunigung, läßt sich die Bewegung (Beschleunigung) der Karosserie bzw. des Chassis gegenüber dem Gesamtfahrzeug darstellen.
Diese Bewegung wird nun vor allem charakterisiert durch die Fahrwegbedingungen. Bei unebenen Fahrbahnen werden Karosserie-(Chassis)-Beschleunigungen der
Gesamtfahrzeugbeschleunigung (bzw. -Verzögerung) überlagert, so daß durch eine zeitliche Analyse des Differenzsignals hinsichtlich seiner Frequenzen und Amplitude diese Situation erkannt werden kann. Insbesondere läßt sich beim Auftreten kleiner Frequenzen und kleinen Amplituden auf Schlechtweg schließen. Bei niedriger Frequenz und großen Amplituden kann auf ein stark unebenes Gelände mit im allgemein losem Untergrund (off-road) geschlossen werden.
Entsprechend von festgelegten Kriterien lassen sich damit Ereignissignale ausgeben, aufgrund derer der Regelalgorithmus zur Bremsdruckregelung angepaßt wird.
Die Verdeutlichung des Erfindungsgedankens erfolgt anhand einer sehr schematischen Darstellung in der Fig. 1.
Mit 1 ist eine schematisch dargestellte Fahrzeugkarosserie angedeutet. Diese wird über vier Räder 2,3,4,5 über allgemein bekannte Radaufhängungen getragen. Das Drehverhalten eines jeden Rades kann mit Hilfe eines sogenannten Radsensors 6,7,8,9 erfaßt werden. Mit der Karosserie 1 ist ein Fahrzeug-Beschleunigungssensor 10 verbunden, der die Beschleunigung bzw. Verzögerung der Karosserie 1 in Fahrzeuglängsrichtung wiedergibt. An dieser Stelle sei angemerkt, daß das Verfahren natürlich verfeinert werden kann, wenn auch Querbeschleunigungeri des Fahrzeuges erfaßt werden.
Die Radsensoren 6,7,8,9 geben ein winkelaufgelöstes Signal wieder, deren zeitliche Ableitung die Winkelgeschwindigkeit der Räder oder, kurz gesprochen, die Radgeschwindigkeit darstellt.
Durch logische Verknüpfung dieser Signale wird in der Schaltung 12 eine sogenannte Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit vref ermittelt, aus der wiederum in
13 die Fahrzeug-Referenzbeschleunigung aref abgeleitet wird.
In einer elektronischen Auswerteinheit 11 sind entsprechende Berechnungsalgorithmen implementiert.
Es sind unterschiedliche Methoden zur Errechnung dieser Referenzgrößen auf Basis der Radsensorsignale bekannt, die an dieser Stelle aber nicht näher erläutert zu werden brauchen, da sie dem Fachmann für eine Bremsdruckregelung geläufig sind. Es kommt auch nicht entscheidend auf die Art der Berechnung dies in 13 die Referenz- Fahrzeugbeschleunigung arefer Referenzggrößen an, vielmehr ist es notwendig zu wissen, daß die Referenzgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des Gesamtfahrzeuges in einem zeitlichen Mittel wiedergibt. Die Referenzbeschleunigung stellt natürlich ebenso einen zeilichen Mittelwert dar.
Der Fahrzeug-Beschleunigungs(bzw.-Verzögerungs)sensor 10 liefert ebenfalls ein Beschleunigungssignal, das allerdings nur die Längsbeschleunigung aKar (Stufe 14) der Karosserie 1 wiedergibt.
Dieses Beschleunigungssignal ist nicht identisch mit der Fahrzeug-Referenzbeschleunigung, da es die Beschleunigung des gesamten Fahrzeuges und zusätzlich die durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Schwingungen der Karosserie aufzeigt und keine zeitliche Mittelung erfährt. Setzt man die beiden Signale 13,14 in einem Differenzbildner 15 in Vergleich, so erhält man eine Relativverzögerung, die die Verzögerung bzw. Beschleunigung (Schwingungen) der Karosserie gegenüber dem Gesamtfahrzeug wiedergibt. Wenn in diesem Zusammenhang von Signalen gesprochen wird, so sind hier nicht Einzelwerte gemeint, sondern eine Darstellung der jeweiligen Größe im zeitlichen Verlauf.
Das Relativsignal 16 läßt sich nun hinsichtlich seiner Frequenz und den auftretenden Amplituden analysieren. Die zwei folgenden Kriterien lassen sich ableiten:
Liegt ein erheblicher Hochfrequenzanteil mit entsprechender Amplitude vor, so läßt sich daraus schließen, daß das Fahrzeug auf unebenen Untergrund bewegt wird. Es wird das Ereignissignal El ausgegeben.
Stellt man fest, daß niedrige Frequenzen dominieren, so läßt dies kontinuierlich geänderte Fahrbahnneigungen vermuten, woraus geschlossen werden kann, daß das Fahrzeug im off- road-Bereich bewegt wird. Es wird das Ereignissignal E2 ausgegeben.
Je nachdem, wie weit die Erkenntnis über die Darstellung von bestimmten Fahrwegsituationen in Signalen der Fahrzeug- Referenzbeschleunigung arβf (13), der
Karosseriebeschleunigung aKar (14) sowie im Differenzsignal
Δa (ermittelt in dem Block 16) voranschreitet, lassen sich auch weitere Kriterien ableiten. Je nachdem, welches Ereigniskriterium El oder E2 vorliegt, kann nun die Bremsdruckregelung angepaßt werden. Die Anpassung wird vor allem darin bestehen, daß die Eingriffsschwellen erhöht werden, so daß auch höhere Schlupfwerte und/oder Verzögerungswerte vor dem Einsetzen der Regelung erlaubt sind. Außerdem kann vorgesehen werden, daß Bremsdruckabbau- Vorgänge verlangsamt ablaufen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Bremsdruckregelungssystems für Kraftfahrzeuge, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder mit Radsensoren erfaßt wird und bei dem durch logische Verknüpfung und Auswertung der Sensorsignale eine Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, die näherungsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergibt, und eine Fahrzeug- Referenzbeschleunigung gebildet und Bremsdruck- Steuersignale nach einem vorgegebenen Regelungsmodus gewonnen werden und bei dem mit einem oder mit mehreren Fahrzeug-Beschleunigungssensoren die Karosserie-Bewegung bzw. die Karosserie-Beschleunigung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen der Fahrzeug-Referenzbeschleunigung (aref; 13) und der
Karosseriebeschleunigung (aKar; 14) gebildet und zum
Erkennen der momentanen Fahrwegbedingungen ausgewertet wird und daß der Regelungsmodus bzw. der Regelungsalgorithmus in Abhängigkeit von dem Differenzsignal (Δa; 16) variiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Variieren des Regelungsmodus die Regelungseintritts- Kriterien und -Schwellen geändert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzsignal (Δa; 16)) hinsichtlich der auftretenden Frequenzen analysiert wird, wobei bei einem großen Anteil von hohen Frequenzen die Regelungseintrittsschwellen so eingestellt werden, daß sie den Bedingungen auf unebener Fahrbahn angepaßt sind.
4. Verfahren nach Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzsignal (Δa; 16) hinsichtlich seiner Frequenz analysiert wird und bei einem hohen Anteil von niedrigen Frequenzen die Regelungseintrittsschwellen so eingestellt werden, daß sie den Bedingungen für losen Untergrund angepaßt sind.
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