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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens
eines Blockierschutzregelungssystems (ABS) für Kraftfahrzeuge, bei dem radindividuell
ein Summensignal gebildet wird, das auf Basis von bewerteten Radschlupfinformationen
und bewerteten Raddynamikinformationen gewonnen und mit einer vorgegebenen Standard-Regelschwelle
oder -Druckabbauschwelle verglichen wird und das als Kriterium für den Einsatz eines
Regeleingriffs dient, wobei die Bewertung der Raddynamikinformationen
und der Radschlupfinformationen durch Faktoren erfolgt.
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Ein
solches Verfahren ist bereits aus der
DE 101 13 578 A1 bekannt.
Bei einem derartigen Verfahren setzt sich ein Regelungsvorgang aus
einzelnen ABS-Regelungsphasen zusammen, in denen Bremsdruck dosiert
abgebaut, konstant gehalten und erforderlichenfalls wieder erhöht wird.
Die Erkennung und Festlegung der einzelnen ABS-Regelphasen erfolgt dabei über Radschlupf-
und Radbeschleunigungskriterien und -schwellen, die in Abhängigkeit
von dem in der jeweiligen Situation erkannten Reibwertbereich unter
Beachtung von Zusatz- oder Sonderbedingungen ermittelt und ausgewertet
werden. Als Kriterium für
einen Regelungseingriff, d.h. den Übergang vom Bremsdruckaufbau
in eine Druckabbau- oder Druckkonstanthaltephase, dient ein Summensignal,
das sich aus bewerteten Radschlupfinformationen und bewerteten Raddynamikinformationen
zusammensetzt. Der Phasenwechsel, z.B. der Übergang von einer Druckaufbauphase
in eine Druckabbauphase, findet statt, sobald das Summensignal eine
vorgegebene Standard-Regelschwelle überschreitet.
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Bei
dem Regelungsverfahren nach der vorgenannten Schrift werden die
Größen oder
Faktoren zur Bewertung der Radschlupfinformationen und der Raddynamikinformationen
in Abhängigkeit
von dem Fahrzustand, insbesondere von der momentan zwischen Reifen
und Fahrbahn herrschenden Längskraft,
geändert
und der Längskraft
angepasst.
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Eine
Adaption an die die Eigenschaften und an das Verhalten der unterschiedlichen
Fahrzeugreifen (z.B. Sommer- und Winterreifen) und/oder an Straßenverhältnisse
oder Reibwerte mit einer speziellen μ-Schlupf-Charakteristik, insbesondere
an μ-Schlupfkurven mit
ausgeprägtem
Maximum (ausgeprägtem
Peak) oder – das
ist der andere Extremfall – an
Reifen/Straßenverhältnisse,
bei denen beim Überschreiten
der Regelschwelle ein „Peak", d.h. ein Maximum
der μ-Schlupf-Kurve,
kaum festzustellen ist, war bisher nicht möglich.
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Auf
Reibwerten, die zu μ-Schlupf-Charakteristiken
mit ausgeprägtem
Maximum (ausgeprägtem Peak)
führen,
kommt es durch die bisherigen „starren" Regelschwellen zu
einem relativ späten,
d.h. für diese
Reibwerte zu späten
Erkennen der Druckabbauphasen und dadurch zu einem überhöhten Druckabbau,
der wiederum einen anschließenden
relativ hohen Druck-Wiederaufbau zur Folge hat. Dieses Verhalten
führt zu
einer nicht optimalen Ausnutzung des Reibwertes, da der Reibwertpeak
zu weit überschritten
wurde, sowie zu einer unkomfortablen Regelung. Bei μ-Schlupfcharakteristiken „ohne" Peak setzt der Druckabbau
zu früh
ein. Auch in diesem Fall wird die Regelung nicht optimal.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile
der bekannten Regelungsverfahren zu überwinden und ein Regelungsverfahren
vorzuschlagen, das eine besseren Anpassung der Regelung an die vorgenannten
speziellen Reifen/Straßensituationen,
die durch einen μ-Schlupf-Kurvenverlauf
mit „ausgeprägtem" Peak oder durch
einen eine μ-Schlupf-Kurvenverlauf „ohne" Peak charakterisiert
sind, zulässt.
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Es
hat sich gezeigt, dass diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 beschriebenen
Verfahren gelöst
werden kann, dessen Besonderheit darin besteht, dass durch Beobachtung
des zeitlichen Verlaufs des Summensignals ein Indiz für die aktuelle μ-Schlupf-Charakteristik an
einem Rad oder an den beiden Rädern
einer Achse gewonnen wird,
dass beim Erkennen einer μ-Schlupf-Charakteristik mit
ausgeprägtem
Maximum („ausgeprägtem Peak") die Faktoren für die Bewertung
der Radschlupfinformationen und/oder die Faktoren für die Bewertung der
Raddynamikinformationen erhöht
werden und/oder
dass beim Erkennen einer μ-Schlupf-Charakteristik ohne
ausgeprägtem
Maximum („ohne
Peak") die Faktoren
für die
Bewertung der Radschlupfinformationen und/oder die Faktoren für die Bewertung
der Raddynamikinformationen reduziert werden.
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Durch
die Modifikation der Regelung beim Erkennen der besonderen Reifen/Straßenverhältnisse
und der besonderen μ-Schlupf-Charakteristik wird eine
erhebliche Verbesserung der Regelung, d.h. der Regelungsgüte und des
Regelungskomforts, erreicht.
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Nach
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Gradient des Summensignals beurteilt und ein relativ steiler
Anstieg des Summensignals, d.h. ein Anstieg des Summensignals um
das zwei- oder mehrfache des Anstiegs bei „normalen„ Straßenverhältnissen, als Indiz für eine μ-Schlupf-Charakteristik
mit ausgeprägtem
Maximum bewertet. Ein Ausbleiben eines deutlichen Maximums des Summensignals
nach dem Überschreiten
der Standard-Regelschwelle wird dagegen als ein Indiz für eine μ-Schlupf-Charakteristik „ohne Peak„ interpretiert.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nun anhand des nachfolgenden Beispiels näher erläutert.
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Es
zeigen in Form von Diagrammen:
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1 die
Abhängigkeit
eines Radschlupfbewertungsfaktors von der Längskraft zwischen Reifen und
Fahrbahn bei einer bekannten Regelung,
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2 die
Abhängigkeit
eines Raddynamikbewertungsfaktors von der Längskraft zwischen Reifen und
Fahrbahn bei der Regelung nach 1,
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3 den
Verlauf eines Summensignals bei Reifen/Fahrbahnverhältnissen
mit verschiedenen μ-Schlupf-Charakteristiken,
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4 in
gleicher Darstellungsweise wie 1 die Modifikation
eines Radschlupfbewertungsfaktors in Abhängigkeit von der erkannten μ-Schlupf-Charakteristik
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung und
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5 in
gleicher Darstellungsweise wie 2 die Modifikation
eines Raddynamikbewertungsfaktors in Abhängigkeit von der erkannten μ-Schlupf-Charakteristik
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Die
folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung bezieht sich auf eine Blockierschutzregelungssystem
(ABS), bei dem ein Bremsdruckabbau oder eine Bremsdruckkonstanthaltung
einsetzt, sobald ein Summensignal S eine Regelschwelle Ψ erreicht
oder überschreitet.
Das Summensignal S wird dabei, wie dies in der zuvor zitierten Patentanmeldung
DE 101 13 578 A1 ausführlich beschrieben
ist, aus einem bewerteten Radschlupfsignal
α·slipund
einem bewerteten Raddynamiksignal
β·dyngebildet.
Eine ABS-Reglung setzt ein, sobald das Summensignal die Regelschwelle ψ erreicht
oder überschreitet
bzw. sobald die Bedingung
α·slip – β·dyn ≥ ψ (1) erfüllt ist,
wobei mit α und β die Radschlupf-
bzw. Raddynamikbewertungsfaktoren bezeichnet sind; slip ist ein
Maß für die Radschlupfinformationen,
dyn ein Maß für die Raddynamikinformationen
in der aktuellen Fahr- und Regelungssituation.
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Die
Bewertungsfaktoren α und β sind im
vorliegenden Beispiel abhängig
von der momentanen Längskraft
zwischen dem Reifen des betrachteten Rades und der Fahrbahn. In
den 1 und 2 ist für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
die Abhängigkeit
dieser Bewertungsfaktoren α und β von der Längskraft
wiedergegeben, wobei es sich um ein Beispiel mit unterschiedlichem
Verlauf der Bewertungsfaktoren für
die Räder
an der Vorderachse VA und die Räder
an der Hinterachse HA handelt. Die Zusammenhänge sind in der vorgenannten
P10096 ausführlich
beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf der Beobachtung des zeitlichen
Verlaufs des nach der Formel (1) gebildeten Summensignals S. Dies
veranschaulicht 3. Dargestellt ist in 3 der
zeitliche Verlauf des Summensignals S in verschiedenen, typischen
Reifen/Fahrbahnsituationen. Der Verlauf der Standard-Regelschwelle oder
-Druckabbauschwelle ψ wird
durch eine waagrechte Gerade „Schwelle ψ" wiedergegeben. Der
Schnittpunkt des Summensignals S mit der Schwelle ψ bestimmt
den Regelungseinsatz.
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In 3 sind
der „normale" Verlauf des Summensignals
S, außerdem
in Form einer gestrichelten Kennlinie ein Beispiel für ein Summensignal
mit „Peak-Charakteristik" und ein Summensignal
ohne ausgeprägtem „Peak" („ohne Peak") – ebenfalls
gestrichelt – wiedergegeben.
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Erfindungsgemäß wird nun
durch Beobachtung des zeitlichen Verlaufs des Summensignals S festgestellt,
welcher dieser drei ty pischen Fälle,
d.h. „normal", „Peak-Charakteristik" oder „ohne" Peak, jeweils vorliegt.
In Abhängigkeit
von dem erkannten Verlauf des Summensignals S wird dann das Regelverhalten
des Systems modifiziert.
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Im
Normalfall werden die Bewertungsfaktoren α und β in der bekannten Weise gebildet,
in Abhängigkeit
von der Längskraft,
wie in den 1 und 2 gezeigt,
modifiziert und nach der vorgenannten Beziehung „α·slip – β·dyn" zusammengesetzt, um ein Summensignal
S zu bilden, das beim Überschreiten
der Regelschwelle ψ einen
Druckabbau oder eine Druckkonstanthaltung auslöst.
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Ist
jedoch aus dem Verlauf des Summensignals S erkennbar, dass es sich
um eine Situation mit „peakiger" μ-Schlupf-Charakteristik handelt,
wie dies durch die gestrichelte, mit steilem Gradienten ansteigende
Kurve in 3 dargestellt ist, werden erfindungsgemäß die Bewertungsfaktoren α und/oder β angehoben,
und zwar derart, dass in dieser Situation mit Peak-Charakteristik
die Regelung bzw. der Druckabbau früher als im Normalfall einsetzt.
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Die Änderung
der Bewertungsgröße α und die
Kennlinienverschiebung als Folge der Beobachtung des Summensignals
zeigt 4. Die Abhängigkeit
der Bewertungsgröße α von der
Längskraft,
siehe 1, gilt weiterhin. Die in 4 gestrichelt
dargestellte obere Kennlinie α' veranschaulicht,
dass bei Erkennung einer Situation mit Peak-Charakteristik im gesamten
Längskraftbereich
ein höherer
Bewertungsfaktor den Regeleinsatz bestimmt. Das modifizierte Summensignal
S führt
somit zu einen früheren Einsetzen
der Regelung, d.h. zu einem frühzeitigeren Wechsel
aus der Druckanstiegsphase in eine Phase mit Druckabbau oder Druckkonstanthaltung.
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Zeigt
sich dagegen bei der Beobachtung des Summensignals, dass es sich
um eine Situation ohne Auftreten eines (ausgeprägten) Peaks des Summensignals
handelt, ist ein im Vergleich zum Normalfall späteres Erreichen der Regelschwelle ψ für die Regelgüte und den
Regelkomfort von Vorteil. Durch Absenken der Kennlinie bzw. der
Bewertungsgröße α, wie dies
die ebenfalls gestrichelte untere Kennlinie α'' in 4 zeigt,
wird erfindungsgemäß die Anpassung der
Regelung an eine solche Situation erreicht.
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In 5 ist
der Verlauf des Faktors β,
mit dem die Raddynamikinformationen bewertet werden, in Abhängigkeit
von der der Längskraft
sowie die Verschiebung dieser Kurve beim Erkennen von Reifen/Fahrbahnsituationen
mit Peak-Charakteristik dargestellt. Für diesen Fall gilt die obere,
strich-punktierte Kennlinie. Beim Ausbleiben eines deutlichen Peaks
nach dem Überschreiten
der Regelschwelle ψ wird
dagegen die Kennlinie zu niedrigeren Werten hin verschoben, wie
dies ebenfalls in 5 wiedergegeben ist. Unter „normalen" Bedingungen gilt
die bereits an Hand der 2 beschriebenen, bekannte Abhängigkeit
der Bewertungsgröße β von der
Längskraft.
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Die
folgenden Details und Anwendungsbeispiele dienen dem noch besseren
Verständnis
der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das
Auslegen eines Bremskraftregelungssystems, wie eines ABS, wird grundsätzlich durch das
sehr unterschiedliche Verhalten von Fahrzeugreifen, insbesondere
von Sommer- und Winterreifen, auf den verschiedenenartigen Fahrbahnen
und in den unterschiedlichen Fahrsituationen erschwert. Die μ-Schlupf-Charakteristiken
und der Reibwertverlauf in den sehr unterschiedlichen Fahr bahnsituationen
(Winter/Sommer, trockener oder nasser Asphalt, trockenes oder nasses
Eis, Schnee, Schneematsch etc.) variierten in weiten Grenzen. So
ist beispielsweise auf nassem Asphalt und auf trockenem, stumpfem Eis
eine μ-Schlupf-Charakteristik
mit ausgeprägtem Peak
typisch, während
z.B. auf trockenem Asphalt oder auf glattem, angetautem Eis eher
das Ausbleiben eines ausgeprägten
Peaks zu beobachten ist.
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Eine μ-Schlupf-Charakteristik
mit ausgeprägtem
Peak führt
zu einer sehr starken Zunahme der Radverzögerung und des Radschlupfes,
wenn der Peak überschritten
wurde. Dieses Verhalten wird in dem Summensignal S aus dem bewerteten
Radschlupf und der bewerteten Raddynamik abgebildet. Optimal abgestimmte
Bewertungs- oder Gewichtungsfaktoren für Radschlupf und Raddynamik
bewirken auf Reibwerten mit einer μ-Schlupf-Charakteristik ohne
Peak (trockener Asphalt; glattes, angetautes Eis) einen Sprung oder
Gradient in der Abbildung des Summensignals, der dann zum Überschreiten
der Regelschwelle ψ und
zum Erkennen einer Druckabbauphase führt. Dieser Sprung oder Gradient
ist ein Indiz dafür,
dass das Maximum der μ-Schlupfkurve überschritten
wurde und damit die maximale Ausnutzung des Reibwertes sichergestellt
wird. Typischerweise erhöht
sich dieser Sprung oder Gradient des Summensignals aufgrund der
Systemtotzeiten (Reaktion auf den Druckabbau) während einer Druckabbauphase.
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Vervielfacht
sich allerdings dieser Sprung oder Gradient des Summensignals während der Druckabbauphase,
kann man davon ausgehen, dass eine μ-Schlupf-Charakteristik mit
einem ausgeprägtem
Maximum (ausgeprägtem
Peak) (z.B. auf nassem Asphalt oder auf stumpfem Eis) vorliegt.
Bildet sich allerdings bis zum Überschreiten
der Regelschwelle kein eindeutiger Sprung oder Gradient in dem Summensignal
aus, handelt es sich um eine μ-Schlupfcharakteristik
ohne ausgeprägten
Peak (z.B. Schnee).
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Diese
Charakteristiken können
radindividuell oder an Rädern
einer Achse über
die Auswertung eines oder mehrerer Regelzyklen erkannt werden:
Wurde
an einem Rad oder an beiden Rädern
einer Achse eine μ-Schlupf-Charakteristik
mit einem ausgeprägtem
Peak detektiert, werden die Bewertungs- oder Gewichtungsfaktoren
für den
Radschlupf und/oder die Bewertungs- oder Gewichtungsfaktoren für die Raddynamik,
wie dies zuvor an Hand der 4 und 5 erläutert wurde,
radindividuell oder an den beiden Rädern einer Achse erhöht, um eine stärkere Abbildung
des Radverhaltens in dem Summensignal S zu erreichen; dies hat ein
früheres Überschreiten
der Regelschwelle ψ zur
Folge und führt dadurch
zu einer „empfindlicheren" oder sensibleren Regelung
und damit zur besseren Ausnutzung des Reibwertes und zu einer homogeneren
Regelung.
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Die
Erhöhung
der Bewertungs- oder Gewichtungsfaktoren kann direkt proportional
zu dem Verhalten des Summensignals (Steilheit des Anstiegs, Sprung)
erfolgen. Es ist auch möglich,
die Erhöhung der
Faktoren vorzunehmen, sobald die Änderung des Summensignals einen
Grenzwert überschreitet. Ebenso
ist eine stufenweise Erhöhung
der Bewertungs- oder Gewichtungsfaktoren möglich, wobei das Verhalten
des Summensignals (wenn beispielsweise der Sprung oder Gradient
des Summensignals unter einem Grenzwert bleibt) die Grenze des Verfahrens angibt.
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Eine
ausreichende Robustheit, z.B. durch Begrenzung der Bewertungs- oder
Gewichtungsfaktoren auf einen Maximalwert, sollte grundsätzlich eingehalten
werden.
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Wurde
an einem Rad oder an beiden Rädern einer
Achse eine μ-Schlupf-Charakteristik
ohne Auftreten eines deutlich feststellbaren Peaks detektiert, werden
die Bewertungs- oder Gewichtungsfaktoren für den Radschlupf und/oder die
Bewertungs- oder Gewichtungsfaktoren für die Raddynamik radindividuell
oder für
die beiden Räder
einer Achse reduziert, um eine schwächere Abbildung des Radverhaltens
in dem Summensignal zu ermöglichen.
Dies bewirkt eine späteren Überschreitung
der Regelschwelle und führt
dadurch zu einer „unempfindlicheren" oder unsensibleren
Regelung und schließlich
zu einer besseren Ausnutzung des Reibwertes.
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Die
Reduzierung der Bewertungs- oder Gewichtungsfaktoren, siehe 4 und 5,
kann bei Unterschreiten eines Grenzwertes in der Änderung des
Summensignals als Reduzierung um einen bestimmten Wert erfolgen.
Ebenso ist eine stufenweise Reduzierung der Gewichtungsfaktoren
möglich,
wobei das Verhalten des Summensignals, wenn z.B. der Sprung oder
Gradient einen Grenzwert erreicht, die Grenze des Verfahrens angibt.
Eine ausreichende Robustheit, d.h. ein Minimalwert der Bewertungs- oder
Gewichtungsfaktoren sollte ebenfalls eingehalten werden.