DE102012002690A1 - Method for controlling anti-lock braking system acting on braking force and anti-slip regulation system acting on engine power of all-wheel-driven motor car, involves determining car speed and providing speed values to control system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung sowohl des ABS-Systems zur Einwirkung auf die Bremskraft als auch des ASR-Systems zur Einwirkung auf die Motorleistung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for controlling both the ABS system for acting on the braking force and the ASR system for acting on the engine power of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
Kraftfahrzeuge moderner Bauart verfügen über ein Antiblockiersystem (ABS) und in der Regel über eine Antischlupfregelung (ASR). Beide Systeme dienen der Verbesserung der Fahrsicherheit und verhindern einen übermäßigen Verschleiß an den Laufflächen der Räder. Bei starkem Bremsen verhindert das ABS eine Übersteuerung des Bremsdrucks mit der Gefahr blockierender Räder. Beim Bremsen bleibt die Lenkbarkeit und die Spurtreue des Kraftfahrzeugs erhalten und der Bremsweg verkürzt sich sowohl auf trockener als auch auf nasser Straße.Motor vehicles of modern design have an anti-lock braking system (ABS) and usually an anti-slip regulation (ASR). Both systems are designed to improve driving safety and prevent excessive wear on the running surfaces of the wheels. With heavy braking, the ABS prevents overriding the brake pressure with the risk of blocking wheels. When braking the steerability and directional stability of the motor vehicle is maintained and the braking distance is shortened both on dry and wet roads.
Bei der Antischlupfregelung (ASR) handelt es sich um eine Traktionsregelung, die verhindert, dass ein Kraftfahrzeug beim Anfahren mit zuviel Gas (Kavalierstart) oder beim Anfahren auf schlechtem Untergrund, wie zum Beispiel auf Eis, Schnee oder Rollsplitt etc wegen ein oder mehrerer durchdrehenden Rädern seitlich ausbricht. Das ASR greift gezielt in das Brems- und/oder Motormanagement ein, wenn ein zu starker Schlupf der Antriebsräder vorliegt und die Räder Gefahr laufen, durchzudrehen. Es ist die Aufgabe des ASR, die Traktion und die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs während der Beschleunigungsphase sowohl auf gerader Strecke als auch bei Kurvenfahrt aufrecht zu erhalten. Unter Schlupf ist zum Einen der Gleitschlupf der Reifenaufstandsfläche und zum Anderen das Verhalten des durchrutschenden Rades beim Bremsen oder beim Beschleunigen des Kraftfahrzeugs zu verstehen. Zur Ermittlung des Schlupfes wird die Drehzahl eines angetriebenen Rades zu der Drehzahl eines nicht angetriebenen Rades ins Verhältnis gesetzt. Der Schlupf steht demnach in einem Abhängigkeitsverhältnis von der Geschwindigkeit und den übertragenen Kräften. Wird ein Kraftfahrzeugrad so stark beschleunigt oder abgebremst, dass die maximale Haftreibungskraft überschritten wird, so wächst der Schlupf bis hin zu einem Maximum, in dem das Antriebsrad unkontrolliert durchdreht bzw. rutscht oder blockiert. Das ABS hat z. B. bei 20 prozentigem Bremsschlupf die Wirkung, dass in dem Zeitraum, in dem das Fahrzeug einen Weg von einem Meter zurücklegt, die Räder nur 0,8 Meter abrollen. Nach Erreichen der maximalen Verzögerung wächst der Schlupf bei sinkender Bremskraft weiter an, bis das Rad schließlich blockiert. Im blockierten Zustand wird das Rad lediglich über die Gleitreibung abgebremst.Traction Control (ASR) is a traction control system that prevents a motor vehicle from starting with too much gas (cavalier start) or when starting off on a bad surface, such as on ice, snow or chippings, etc. due to one or more spinning wheels breaks out laterally. The ASR specifically intervenes in the brake and / or engine management if there is too much slip of the drive wheels and the wheels are in danger of turning over. It is the task of the ASR to maintain the traction and the driving stability of the motor vehicle during the acceleration phase both on straight and cornering. Under slip is to be understood on the one hand, the slip of the tire contact patch and on the other hand, the behavior of the slipping wheel when braking or when accelerating the motor vehicle. To determine the slip, the rotational speed of a driven wheel is set in relation to the rotational speed of a non-driven wheel. The slip is therefore in a dependency ratio of the speed and the transmitted forces. If a vehicle wheel is accelerated or braked so much that the maximum static friction force is exceeded, the slip increases up to a maximum in which the drive wheel uncontrollably rotates or slips or blocks. The ABS has z. For example, at 20 percent brake slip, the effect that in the period in which the vehicle travels a distance of one meter, the wheels roll only 0.8 meters. After reaching the maximum deceleration, the slip continues to increase with decreasing braking force until the wheel finally locks up. In the locked state, the wheel is braked only by the sliding friction.
Es ist auch denkbar, dass beide angetriebenen Räder einer Achse durchdrehen. Wird ein angetriebenes Rad weiter beschleunigt, so erhöht sich sein Drehmoment und folglich auch das Antriebsmoment, wodurch insgesamt der Radschlupf steigt. Mit zunehmendem Antriebsdrehmoment sinkt das übertragbare Drehmoment am angetriebenen Rad weiter ab und das Rad neigt zum Durchdrehen. Der Schlupf kann an jedem angetriebenen Rad auftreten, unabhängig davon, ob eine, zwei oder mehrere Achsen des Kraftfahrzeugs angetrieben werden.It is also conceivable that both driven wheels spin an axle. If a driven wheel continues to be accelerated, its torque and consequently also the drive torque increase, as a result of which the wheel slip increases overall. As the drive torque increases, the transmittable torque on the driven wheel continues to drop and the wheel tends to spin. The slip can occur on any driven wheel, regardless of whether one, two or more axles of the motor vehicle are driven.
Die Erfindung nimmt auf das an sich bekannte Global Positioning System (GPS) Bezug. Durch die kontinuierliche Neuberechnung der aktuellen Position kann ein im Kraftfahrzeug vorhandener GPS-Empfänger die Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs exakt berechnen.The invention relates to the known Global Positioning System (GPS). Due to the continuous recalculation of the current position, a GPS receiver present in the motor vehicle can calculate the speed and the direction of movement of the motor vehicle exactly.
Aus der
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei dem unabhängig von der Anzahl der angetriebenen Achsen dem ABS-System beziehungsweise dem ASR-System des Fahrzeugs zur Ermittlung des Schlupfes stets die exakte Fahrzeuggeschwindigkeit beigestellt wird.It is therefore an object of the invention to provide a method in which regardless of the number of driven axles the ABS system or the ASR system of the vehicle to determine the slip always the exact vehicle speed is provided.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is solved by the features of patent claim 1.
Die exakte Fahrzeuggeschwindigkeit wird im Folgenden als VFzg bezeichnet. Der Wert der exakten Fahrzeuggeschwindigkeit (VFzg), der mit Hilfe des GPS-Systems errechnet wird, wird vom erfindungsgemäßen Regelsystem empfangen und dem ABS-System sowie dem ASR-System zur Einwirkung auf die Bremskraft beziehungsweise zur Einwirkung auf die Motorleistung des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt. Ein Signal von einem ersten Satelliten benötigt zur Überbrückung der Entfernung zum Kraftfahrzeug angenommene 4 Sekunden. Dabei befindet sich ein Fahrzeug in einem Beispiel auf einem Kreis mit der „Entfernung” 4 Sekunden im Umkreis des ersten Satelliten. Zur Überbrückung der Entfernung von einem zweiten Satelliten zum Kraftfahrzeug benötigt ein zweites Signal angenommene 5 Sekunden. Werden die beiden Entfernungskreise (Entfernungskreis: Satellit
Das Regelsystem übermittelt beispielsweise bei einer GPS-Updaterate von 10 Hz aktualisierte Fahrzeuggeschwindigkeitswerte (VFzg) in einem Zeitraster von 100 ms. Die vorgenannten Werte sind lediglich beispielhaft und in keiner Weise ausschließlich gemeint. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei Allrad-Fahrzeugen, unabhängig von der gewählten kraftschlüssigen Verkopplung der Achsen exakte und aktuelle Radschlupfwerte vorliegen, so dass die Bremskraft beziehungsweise die Motorleistung des Kraftfahrzeugs stets dem aktuellen Schlupf der Räder angepasst ist. Das erfindungsgemäße Verfahren reduziert den durch den Schlupf am angetriebenen Rad verursachten Verlust an Antriebsenergie und verbessert somit die Fortbewegung des Fahrzeugs. Zusätzlich verringert sich der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs. Das Anfahren auf losem Untergrund, wie zum Beispiel in einer Baustelle und das Bremsen auf einem Straßenbelag, der z. B. mit Niederschlag (Regen, Schnee, Eis etc) bedeckt ist wird unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich erleichtert.For example, at a GPS update rate of 10 Hz, the control system transmits updated vehicle speed values (V Fzg ) in a time frame of 100 ms. The above values are merely exemplary and not meant to be exclusive. The advantage of the invention is that in four-wheel vehicles, regardless of the selected non-positive coupling of the axles exact and current wheel slip values are present, so that the braking force or the engine power of the motor vehicle is always adapted to the current slip of the wheels. The method according to the invention reduces the loss of driving energy caused by the slip on the driven wheel and thus improves the locomotion of the vehicle. In addition, the fuel consumption of the vehicle is reduced. Starting on loose ground, such as in a construction site and braking on a road surface, the z. B. is covered with precipitation (rain, snow, ice, etc) is significantly facilitated using the method according to the invention.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind beim ABS-Systems Drehzahlsensoren vorgesehen, die den Schlupf wenigstens eines Antriebsrades an ein ABS-Regelsystem weiterleiten. Auf diese Weise kann zeitnah ermittelt werden, welches der gebremsten Räder durchdreht, und in welchem Umfang die maximale Verzögerung an dem Rad überschritten ist.According to another embodiment of the invention, speed sensors are provided in the ABS system, which forward the slip of at least one drive wheel to an ABS control system. In this way it can be determined in a timely manner, which rotates the braked wheels, and to what extent the maximum deceleration at the wheel is exceeded.
In einer alternativen Ausführungsform ist es vorstellbar, dass beim ASR-Systems Drehzahlsensoren vorgesehen sind, die den Schlupf wenigstens eines Antriebsrades an ein ASR-Regelsystem weiterleiten. Wird ein angetriebenes Rad weiter beschleunigt, so erhöht sich sein Drehmoment und folglich auch das Antriebsmoment, wodurch insgesamt der Radschlupf steigt. Mit zunehmendem Antriebsdrehmoment sinkt das übertragbare Drehmoment am angetriebenen Rad weiter ab und das Rad neigt zum Durchdrehen. Der Schlupf kann an jedem angetriebenen Rad auftreten, unabhängig davon, ob eine, zwei oder mehrere Achsen des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Beim ASR und beim ABS melden jeweils Drehzahlsensoren den Schlupf wenigstens eines Antriebsrads an ein Steuergerät weiter. Es ist auch denkbar, dass beide angetriebenen Räder einer Achse durchdrehen.In an alternative embodiment, it is conceivable that speed sensors are provided in the ASR system, which forward the slip of at least one drive wheel to an ASR control system. If a driven wheel continues to be accelerated, its torque and consequently also the drive torque increase, as a result of which the wheel slip increases overall. As the drive torque increases, the transmittable torque on the driven wheel continues to drop and the wheel tends to spin. The slip can occur on any driven wheel, regardless of whether one, two or more axles of the motor vehicle are driven. In the case of ASR and ABS, rotational speed sensors in each case transmit the slip of at least one drive wheel to a control unit. It is also conceivable that both driven wheels spin an axle.
Eine zusätzliche Ausführungsform sieht vor, dass im Kraftfahrzeug ein Regelsystem vorgesehen ist, das sowohl die Steuerung des ABS-Systems als auch die Steuerung des ASR-Systems bewerkstelligt.An additional embodiment provides that in the motor vehicle, a control system is provided, which accomplishes both the control of the ABS system and the control of the ASR system.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings by way of particularly preferred embodiments.
Hierbei zeigen:Hereby show:
In den
Die in den Figuren nachfolgend genannten Geschwindigkeitswerte in [km/h] sowie Zeiträume in [Zeit (s)] sind keinesfalls ausschließlich, sondern rein beispielhaft gemeint. Selbstverständlich können auch andere Werte angenommen werden. Im Weiteren besteht vereinfachend die Annahme, dass im Stand der Technik die Fahrzeuggeschwindigkeit anhand der Drehzahlmessung an der Antriebswelle ermittelt wird. In
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- Kurve 1Curve 1
- Beschleunigung Rad vorne links,Acceleration wheel front left,
-
Kurve 2
Curve 2 - Beschleunigung Rad vorne rechts,Acceleration wheel front right,
-
Kurve 3
Curve 3 - Beschleunigung Rad hinten links,Acceleration wheel rear left,
- Kurve 4Curve 4
- Beschleunigung Rad hinten rechts,Acceleration wheel rear right,
-
Kurve 5
Curve 5 - Gaspedalstellung,Accelerator position,
- Kurve 6Curve 6
- Abbremsdruck für Rad hinten rechts,Deceleration pressure for rear right wheel,
- Kurve 7Curve 7
- ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit real,determined vehicle speed real,
- Kurve 8Curve 8
- Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet,Vehicle speed calculated,
- Kurve 9Curve 9
- Einspritzmenge für Motor,Injection quantity for engine,
-
Kurve 10
Curve 10 - negative Beschleunigung Vorderräder,negative acceleration front wheels,
-
Kurve 11
Curve 11 - negative Beschleunigung Hinterräder,negative acceleration rear wheels,
-
Kurve 12
Curve 12 - Bremsenergie vorne,Braking energy in front,
-
Kurve 13
Curve 13 - Bremsenergie hinten,Braking energy behind,
-
Kurve 14
Curve 14 - ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit real,determined vehicle speed real,
-
Kurve 15
Curve 15 - Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet,Vehicle speed calculated,
-
Kurve 16
Curve 16 - Gaspedalstellung,Accelerator position,
-
Kurve 17
Curve 17 - Bremspedalstellung,Brake pedal position,
- 1818
- Regelungssystem,Control system
- 1919
- Regler,regulators,
- 2020
- GPS-Signal,GPS signal
- 2121
- Sensor für Radgeschwindigkeit,Wheel speed sensor,
- 2222
- Sensor für Stellung des Gas- oder des Bremspedals,Sensor for position of the gas or the brake pedal,
- 2323
- Sensor für Lenkwinkelsensor,Sensor for steering angle sensor,
- 2424
- Gierratensensor,Yaw rate sensor,
- 2525
- Beschleunigungssensor,Accelerometer,
- 2626
- Bremszylinder- oder einem Steuerungsdrucksensor,Brake cylinder or a control pressure sensor,
- 2727
- Motorenregelung,Motor control,
- 2828
- Getriebesteuerung,Transmission control,
- 2929
- Fahrwerk- und/oder der Fahrdynamik undChassis and / or driving dynamics and
- 3030
- ASR- und/oder ABS-SystemASR and / or ABS system
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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