WO1999050114A1

WO1999050114A1 - Bestimmung von fahrwegbedingungen bei ungebremster oder teilgebremster fahrt eines fahrzeugs

Info

Publication number: WO1999050114A1
Application number: PCT/EP1999/002155
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Kling; Robert Schmidt
Original assignee: Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 1999-10-07
Also published as: US6442470B1; JP2003522062A

Abstract

Die Erfindung besteht in der Bestimmung von Fahrwegbedingungen bei ungebremster oder teilgebremster Fahrt eines Fahrzeugs über eine zeitliche Ableitung von an mindestens einem Rad des Fahrzeugs erfaßten Kenngrößen, deren Mittelwerte gebildet werden.

Description

BESTIMMUNG VON FAHRWEGBEDINGUNGEN BEI UNGEBREMSTER ODER TEILGEBREMSTER FAHRT EINES FAHRZEUGS

Die Erfindung betrifft die Bestimmung von Fahrwegbedingungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren wird benötigt, um bei Fahrzeugen das Drehverhalten der Räder den Reibbedingungen auf der Fahrbahn und den Fahrwegbedingungen anpassen zu können. Die Fahrzeuge weisen Bremsanlagen auf, bei denen die Radbremsdrücke unabhängig von der vom Fahrer auf das Bremspedal ausgeübten Kraft einzustellen oder zu regeln sind.

Bei einem Antiblockiersystem wird 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 aber auch andere Bremsdruckregelungen bekannt. So wird bei einer Antriebsschlupfregelung versucht, ein Durchdrehen der angetriebenen Räder beim Anfahren zu verhindern. Bei einer Fahrstabilitätsregelung soll durch einen gezielten Bremsdruckaufbau an bestimmten Rädern ein Schleudern des Fahrzeugs um seine Hochachse verhindert werden.

Die für die Bremsdruckregelungen entwickelten Regelalgorithmen basieren darauf, daß aus den Signalen der Radsensoren, die das Drehverhalten der Räder erfassen, eine Fahr-

BESTATIGUNGSKOPIE - 2 -

zeug-Referenzgeschwindigkeit abgeleitet wird und daß mit einem Regelalgorithmus versucht wird, die jeweilige Radgeschwindigkeit, das ist die Winkelgeschwindigkeit des Rades, der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit im Sinne eines optimalen Schlupfes anzupassen.

In dem Regelalgorithmus sind fahrzeugspezifische Grenzwerte definiert, bei deren Auftreten eine Anpassung des Bremsdruckes einsetzt.

So werden z. B. Radverzögerungen definiert, so daß der Bremsdruck abgebaut werden kann, wenn die Fahrzeugräder zu stark verzögern, also die Tendenz aufweisen zu blockieren. Auf diese Weise läßt sich der Radschlupf in engen Grenzen halten. Die Schwellenwerte der Regelung sind für feste, ebene Fahrbahnoberflächen unabhängig vom Reibwert der Fahrbahn definiert.

Bei Bremsungen auf welligen bzw. holprigen, rauhen Fahrbahnoberflächen (Schlechtweg) erscheint es nicht angebracht, mit den Werten zu rechnen, die für ebene Oberflächen definiert worden sind. Man konnte nämlich feststellen, daß auf den Schlechtweg-Fahrbahnen die Bremswege verlängert werden. Dies läßt sich darauf zurückführen, daß durch Schwankungen des Fahrzeugs auf welligem Untergrund die Radlasten der einzelnen Räder sich sehr stark ändern, wodurch die Anpassung der Radgeschwindigkeit an die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit nicht mehr optimal durchgeführt werden kann. - 3 -

Es ist daher für die genannten Fälle bereits vorgeschlagen worden, die Eingriffsschwellen der Regelalgorithmen, die für feste, ebene Fahrbahnuntergründe definiert sind, in dem Sinne anzupassen, daß höhere Schlupfwerte erlaubt sind.

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 Referenz-Geschwindigkeit bzw. mit einer daraus abgeleiteten Referenz-Fahrzeugbeschleunigung verglichen werden. Im Falle einer Abweichung wird das Verfahren zur Bestimmung der Referenz- Geschwindigkeit geändert.

Darüber hinaus ist es bekannt, die Längsbeschleunigung der Fahrzeugkarosserie mit der aus den Radgeschwindigkeiten abgeleiteten Referenz-Fahrzeugbeschleunigung zu vergleichen und bei einer Differenz Eingriffskriterien abzuleiten.

Die bisherigen Algorithmen zur Bestimmung von Fahrwegbedingungen basieren auf einer Analyse der abgeleiteten Radgeschwindigkeiten, die mit Kenngrößen verglichen werden, die entweder ein weiterer Sensor, z. B. ein Beschleunigungssensor, erfaßt, oder auf einer Auswertung der Radbeschleunigungen beruhen. Dabei wird eine periodische Schwingung der Raddrehzahl erwartet, wenn die Fahrbahnuntergründe ein gegenüber den Eingriffsschwellen der normalen Regelalgorithmen abweichende, z. B. wellige Ausbildung aufweisen. Die Fahrbahnbedingungen werden über die Frequenz und Ampli- - 4 -

tude der Schwingung erkannt. Die Signalerfassung dieser periodischen Schwingungen der Radbeschleunigungen kann typischerweise nur bei einer von den Fahrwegbedingungen bestimmten Meßgröße erfolgen, die bei mäßigen Schlechtwegfahrbahnen in der für die Erfassung erforderlichen Ausprägung nicht vorhanden ist. So ergeben sich bei ungebremster oder teilgebremster Fahrt auf mäßigen Schlechtwegfahrbahnen Zustände, bei denen wegen noch nicht erkannter Fahrwegbedingungen Regelvorgänge, z. B. bei einer Antiblockier- Regelung, deutlich vor Erreichen des tatsächlichen Blok- kierdruckniveaus eingeleitet werden, die zu einer Vergrößerung der Bremswege der Fahrzeuge führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem Fahrwegbedingungen ermittelt werden können, welche zwischen den definierten ebenen Fahrbahnuntergründen und den extrem welligen Fahrbahnuntergründen angesiedelt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Bestimmung von Fahrwegbedingungen bei ungebremster oder teilgebremster Fahrt eines Fahrzeugs über eine zeitliche Ableitung von am Rad des Fahrzeugs erfaßten Kenngrößen, deren Mittelwerte gebildet werden, gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß die Fahrwegbedingungen nur über die vom Fahrweg unmittelbar beeinflußten - 5

Räder zu Kenngrößen führt, über deren Auswertung die Fahrwegbedingungen dargestellt werden können. Dabei wird über die zeitliche Ableitung der Kenngrößen und deren Vergleich eine Abbildung der Fahrwegzustände erreicht. Erfindungsgemäß werden als Kenngrößen das Drehverhalten der Räder bzw. die Radgeschwindigkeiten zeitlich abgeleitet. Über einen Vergleich des arithmetischen Mittelwertes mit dem betragsmäßigen Mittelwert lassen sich selbst mäßige Schlechtwegbedingungen abbilden, da sich der arithmetische Mittelwert der Kenngrößen bei ebenen Fahrbahnuntergründen nur wenig oder gar nicht von den betragsmäßig erfaßten Mittelwerten der Kenngrößen abweicht, während bereits bei mäßigen "Schlechtwegen" ein deutlicher Unterschied zwischen den Mittelwerten auftritt. Die Erfindung nutzt hierbei den zeitlichen Verlauf des sowohl positive als auch negative Werte der Geschwindigkeitsänderung abbildenden Radbeschleunigungswerte. Zur Mittelwertbildung wird ein Filter bzw. ein Tiefpaß verwendet, der den gefilterten Absolutwert ACCF_ABSOLUTE (n) nach der Beziehung

ACCF_ABSOLUTE ( n)=ACCF_ABSOLUTE (n-1 ). ( (T-1 ) /T)+1ACC (n)I• ( 1/T) )

bildet, wobei ACCF die gefilterte Radbeschleunigung, n die Nummer des aktuellen Loop, in der der Mittelwert gebildet wird, T die Filterzeitkonstante des Tiefpassfilters und ACC die ungefilterte Radbeschleunigung ist. - 6 -

Der arithmetische Mittelwert ACCF wird unter Verwendung eines Filter oder Tiefpasses nach der Beziehung

ACCF(n)= ACCF(n-l). ( (T-l ) /T)+ACC(n).( 1/T)

gebildet, wobei ACCF die gefilterte Radbeschleunigung, n die Nummer des aktuellen Loop, in der der Mittelwert gebildet wird.

T die Filterzeitkonstante des Tiefpassfilters und ACC die ungefilterte Radbeschleunigung ist.

Die Mittelwerte werden bei einer Loopzeit in der Größenordnung zwischen 5 und 20 ms über eine Zeitspanne von der Größenordnung zwischen 50 und 200 ms gebildet.

Ergibt sich bei dem Vergleich des arithmetischen Mittelwertes der Kenngrößen mit dem betragsmäßigen Mittelwert eine Differenz größer 0,2 g, vorzugsweise größer 0,5 g, läßt sich hieraus ein Eingriffssignal generieren, welches Kriterien für die Bestimmung der Fahrwegssituation darstellt nach deren Maßgabe in den Regelalgorithmus zur Bremsdruckregelung eingegriffen wird. So können in Abhängigkeit von der erkannten Schlechtwegfahrbahn Regelschwellen angepaßt werden, eine für die Fahrbahn zu empfindliche Regelung eines Antiblockiersystems kann vermieden werden.

Die Kenngrößen werden dabei an jedem Rad des Fahrzeugs erfaßt, die Mittelwerte werden gebildet und miteinander verglichen. Die radindividuellen Fahrwegkriterien lassen innerhalb eines Bremsdruckregelverfahrens für ein Fahrzeug - 7 -

radindividuelle Eingriffsmöglichkeiten zu, die beispielsweise einseitige Fahrwegunterschiede berücksichtigen.

Entsprechend festgelegten Kriterien lassen sich damit Ereignissignale ausgeben, aufgrund denen der Regelalgorithmus zur Bremsdruckregelung während der Antiblockier- Regelung, der Antriebs-Schlupfregelung oder der Fahrstabi- litätsregelung angepaßt wird.

Die Bestimmung von Fahrwegbedingungen benötigt hierzu lediglich die vorhandenen Radsensoren zur Erfassung eines winkelaufgelösten Signales, deren zeitliche Ableitung die Winkelgeschwindigkeit der Räder oder kurz gesprochen die Radgeschwindigkeit darstellt. Weitere Sensoren sind nicht erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Mit 1 ist ein schematisch dargestelltes Fahrzeug angedeutet. Dieses wird über vier Räder 2,3,4,5 und allgemein bekannte Radaufhängungen getragen. Das Drehverhalten eines jeden Rades kann mit Hilfe eines sog. Radsensors 6 erfaßt werden, wobei aus Übersichtsgründen nur dem Rad 2 ein Radsensor 6 zugeordnet ist.

Der Radsensor 6 gibt ein winkelaufgelöstes Signal wieder, dessen zeitliche Ableitung die Winkelgeschwindigkeit der Räder oder kurz gesprochen die Radgeschwindigkeit darstellt. O 99/50114

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Aufgrund dieser Signale läßt sich über Auswerteeinheiten 7 und 8 durch eine zeitliche Ableitung der arithmetische Mittelwert ACCF und der betragsmäßige Mittelwert ACCF_ABSOLUTE der Kenngrößen der Radbeschleunigung ermitteln. Setzt man die beiden Signale 9,10 in einem Differenzbildner 11 in Vergleich, so erhält man ein Maß E für die auf ein Rad 6 einwirkenden Fahrbahnstörungen. Die Zeitkonstante, über die die Mittelwertbildung erfolgt, entspricht in etwa 8 Programmdurchläufen. Die Abtastschritte betragen hierbei ca. 7 ms .

Ein Ereignissignal 12 läßt darauf schließen, daß das Fahrzeug auf welligem Untergrund bewegt wird. Je nach nachdem, welche Bremsdruckregelung beeinflußt werden soll, lassen sich aus de Ereignissignal E weitere Kriterien ableiten und eine Anpassung des Algorithmus vornehmen.

Die Berechnung des absoluten und arithmetischen Mittelwertes bei einer negativen Beschleunigung von -0,3 g gemäß Ausführungsbeispiel 1 bildet eine "ebene Fahrbahn" und gemäß Ausführungsbeispiel 2 eine "Schlechtwegfahrbahn" ab.

Ausführungsbeispiel 1

Ausgangswert - 0,3 ACCF bzw. 0,3g ACCF ABSOLUTE

ACC -0,4g 0,1g -0,35g -0,25g -0,4g -0,3g -0,35g -0,33g

ACCF -0,3125 -0,261 -0,272 -0,269 -0,285 -0,287 -0,295 -0,299

ACCF_ABSOLUTE 0,3125 0,2859 0,2939 0,2884 0,3024 0,3021 0,3081 0,3108 - 9 -

Wie ein Vergleich der in Tabelle 1 angegebenen Werte zeigt, ist ACCF-ABSOLUTE- | ACCF |<0, 2g, d.h. es liegt eine ebene Fahrbahn vor.

Ausführunsbeispiel 2

Ausgangswert -0,3g ACCF, bzw. +0,3 ACCF_ABSOLUTE

ACC 1 -1,25 -0,5 +0,7 +0,3 -0,6 +0,3 -0,7

ACCF -0,175 -0,3093 -0,3332 -0,2041 -0,141 -0,1984 -0,1361 -0,2065

ACCF_ABSOLUTE 0,425 0,5812 0,571 0,5872 0,5513 0,5574 0,5252 0,5470

Wie ein Vergleich der in Tabelle 2 angegebenen Werte zeigt, ist ACCF-ABSOLUTE- | ACCF |>0, 2g, d.h. es liegt eine Schlechtwegfahrbahn vor.

Claims

- 10 -Patentansprüche

1. Bestimmung von Fahrwegbedingungen bei ungebremster oder teilgebremster Fahrt eines Fahrzeugs über eine zeitliche Ableitung von an mindestens einem Rad des Fahrzeugs erfaßten radindividuellen Kenngrößen, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Kenngrößen für die Fahrwegbedingungen indikative Mittelwerte gebildet werden.

2. Bestimmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngrößen das Drehverhalten der einzelnen Räder bzw. deren Geschwindigkeit erfaßt werden.

3. Bestimmung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß von den zeitlich abgeleiteten Kenngrößen der Radbeschleunigung der arithmetische Mittelwert und deren betragsmäßiger Mittelwert gebildet und verglichen werden.

4. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mittelwertbildung ein Filter bzw. ein Tiefpaß verwendet wird, der den gefilterten Absoluwert

ACCF_ABSOLUTE ( n ) nach der Beziehung

ACCF_ABSOLUTE ( n ) =ACCF_ABSOLUTE ( n-1 ). ( ( T-1 ) /T) +1ACC ( n )I. ( 1/ ) )

bildet, wobei bedeuten:

ACCF=gefilterte Radbeschleunigung - 11 -

n=Nummer des aktuellen Loop bzw. Zyklus, in der der Mittelwert gebildet wird

T=Filterzeitkonstante des Tiefpassfilters ACC=ungefilterte Radbeschleunigung

5. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mittelwertbildung ein Filter bzw. ein Tiefpaß verwendet wird, der den gefilterten Wert

ACCF(n) nach der Beziehung

ACCF (n-1). ((T-l)/T)+ ACC(n). (1/T)

wobei ACCF die gefilterte Radbeschleunigung, n die Nummer des aktuellen Loop, in der der Mittelwert gebildet wird,

6. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Differenz der Beträge zwischen den

Kenngrößen > 0,2 g ein Eingriffssignal E erzeugt wird.

7. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Differenz der Beträge zwischen den

Kenngrößen > 0,5 g ein Eingriffssignal E erzeugt wird. - 12 -

8. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Loopzeit in der Größenordnung zwischen 5 und 20 ms der Mittelwert über eine Zeitspanne von der Größenordnung zwischen 50 und 200 ms gebildet wird.

9. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kenngrößen an jedem Rad erfaßt, Mittelwerte gebildet und die Mittelwerte verglichen werden.

10. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Erfassung der Kenngrößen innerhalb einer Bremsdruckregelung für Phasen mit stabilem Radverhalten.