DE19538545A1

DE19538545A1 - Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens einer Bremsanlage

Info

Publication number: DE19538545A1
Application number: DE19538545A
Authority: DE
Inventors: Ivica Batistic
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1995-10-17
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 1997-04-24
Also published as: US6109704A; JPH11514313A; EP0853568A1; WO1997014589A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesse rung des Regelverhaltens einer blockiergeschützten und/oder antriebsschlupfgeregelten Bremsanlage, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Räder gemessen und zur Ermitt lung einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, des Radschlup fes, der Verzögerung und Beschleunigung der einzelnen Räder und ggf. anderer Regelgrößen ausgewertet wird und bei dem Schwellenwerte des Radschlupfs für das Einsetzen der Rege lung vorgegeben werden.

Bremsanlagen mit elektronischer Blockierschutzregelung (ABS) gehören heute zu den Standardausrüstungen zahlreicher Kraft fahrzeuge. Eine Erweiterung des ABS zu einer Antriebs schlupfregelung ist ebenfalls keine Seltenheit. Bei solchen Systemen wird mit Hilfe von Radsensoren das Drehverhalten der einzelnen Räder gemessen und mit elektronischen Schal tungen zur Erzeugung der Regelgrößen und Bremsdrucksteuer signale ausgewertet. Zu diesen Regelgrößen, die sich aus dem Raddrehverhalten ergeben, zählen vor allem der Radschlupf, die Radgeschwindigkeit, Radverzögerung und Radbeschleunigung und eine sogenannte Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, die durch logische Verknüpfung der einzelnen Radgeschwindigkei ten bestimmt wird.

Das Erkennen der tatsächlichen Regelungssituation aus den Informationen, die die einzelnen Radsensoren liefern, und das folgerichtige Steuern des Bremsdruckes zur Blockierschutzregelung oder Antriebsschlupfregelung ist im mer dann schwierig, wenn die Interpretation des Drehverhal tens der Räder keine eindeutige Aussage über die momentane Straßensituation und das Fahrzeugverhalten zuläßt. Auch ist bekannt, daß Straßenstörungen oder Straßenunebenheiten jeg licher Art zu Fehlinformationen des Reglers bzw. der Aus werteschaltung führen und unerwünschte Regelungsvorgänge oder die Regelung nachteilig beeinflussende Regelungsände rungen hervorrufen können. Durch die Straßenstörungen treten nämlich an den einzelnen Fahrzeugrädern Verzögerungs- und Beschleunigungsvorgänge oder Schlupfsignale auf, die der Regler als Instabilitäten des Radlauf s interpretiert.

Solche Straßenstörungen oder Straßenunebenheiten stören die ABS-Funktion; das ABS kann sogar bei nicht betätigter Bremse ansprechen, wenn die ABS-Erkennungsschwellen, die Schlupf- oder Verzögerungsschwellen sind, überschritten werden. Kommt es danach in der laufenden ABS-Regelung zur Bremsenbetäti gung, können relativ starke Giermomente entstehen, die die Fahrstabilität des Fahrzeugs beeinträchtigen. Außerdem wird dadurch die bei optimalem Bremsvorgang in der gegebenen Si tuation erzielbare Fahrzeugverzögerung nicht erreicht. Bei einer ASR-Regelung treten ähnliche Schwierigkeiten bzw. Ab weichungen vom optimalen Verhalten auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Auswir kungen von Straßenunebenheiten verschiedener Art auf die Regelfunktion eines ABS oder ASR-Systems zu unterdrücken und dadurch das Regelverhalten des ABS- oder des ASR-Systems zu verbessern. Dies sollte ohne Nachteile für die Regelungsemp findlichkeit und Regelqualität in anderen Situationen er zielt werden.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe durch das in beigefügtem Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst wird. Die Besonderheit dieses Verfahrens besteht darin, daß die Schlupfschwelle eines Rades in Abhängigkeit von der Beschleunigung des betreffenden Rades nach einer vorangegan genen Instabilität für eine vorgegebene Zeitspanne angehoben wird. Zweckmäßigerweise wird die Schlupfschwelle proportio nal zu der Beschleunigung des Rades erhöht. Diese Anhebung der Schlupfschwelle erfolgt beim Überschreiten eines vor gegebenen Grenzwertes der Radbeschleunigung.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Überlegung, daß die Radbeschleunigungswerte nach einer vorangegangenen Instabilität nicht nur auf die Rücknahme des Bremsmomentes zurückzuführen sind, sondern daß sie auch von Radlastände rungen abhängig sind, welche die Druckmodulation beeinflus sen. Unter extremen Bedingungen können die Räder sogar den Fahrbahnkontakt verlieren.

Unter diesen Bedingungen wäre das Verzögern, würde man dar auf auf herkömmliche Weise (nämlich mit entsprechendem Druckabbau) reagieren, von der Anordnung der Störgrößen bzw. von den Unebenheiten der Fahrbahn und anderen Zufälligkeiten abhängig. Daher wird erfindungsgemäß durch die Schwellen anhebung die Empfindlichkeit der Regelung zeitweise herabge setzt. Die durch die Straßenunebenheiten hervorgerufenen Störungen werden dadurch aktiv durch mehr Bremsmoment unter drückt. Für das Erreichen eines kurzen Bremswegs ist dies ebenfalls von Vorteil.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden mehrere Beschleunigungsgrenzwerte unterschiedlicher Höhe vorgegeben und die Schlupfschwellen in Abhängigkeit von dem Überschreiten dieser Beschleunigungsgrenzwerte in Stufen erhöht. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, zwei Beschleunigungsgrenzwerte vorzugeben und die Schlupfschwel len beim Überschreiten eines ersten, niedrigeren Beschleunigungsgrenzwertes um einen vorgegebenen, relativ niedrigen Wert und beim Überschreiten eines zweiten, höheren Beschleunigungsgrenzwertes um einen vorgegebenen, ver gleichsweise hohen Wert anzuheben.

Die vorgegebenen Zeitspannen für die Erhöhung der Schlupf schwellen liegen in der Größenordnung zwischen 50 und 200 ms.

Weiterhin ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorge sehen, die Schlupfschwellen nach dem Anheben bzw. Hochsetzen infolge des Überschreitens der vorgegebenen Beschleunigungs grenzwerte wieder rückzusetzen, wenn nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne die Beschleunigung des Rades eine vorgegebene Rücksetzschwelle unterschreitet bzw. diese Beschleunigungsschwelle nicht mehr erreicht. Die Höhe der Rücksetzschwelle ist dabei von der Stufe bzw. von dem Wert abhängig, auf den die Schlupfschwelle angehoben wurde. Wenn die Schlupfschwelle - infolge relativ hoher Störungen bzw. Straßenunebenheiten - auf einen verhältnismäßig hohen Wert angehoben wurde, gilt eine relativ hohe Rücksetzschwelle, während ein niedriger Wert für die Rücksetzschwelle maßge bend ist, wenn die Straßenunebenheiten nur zu einem relativ geringen Anheben der Schlupf schwelle Anlaß gegeben hatten.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung weiterer De tails anhand der beigefügten Abbildungen hervor.

Es zeigen

Fig. 1 in schematisch vereinfachter Blockdarstellung eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens für ein ABS und

Fig. 2 im Diagramm die Geschwindigkeit eines Rades (Fig. 2A), den Zeitverlauf der Anhebung (Fig. 2B) und die stufenweise Anhebung der Schlupfschwelle (Fig. 2C) bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung.

Die Blockschaltung nach Fig. 1 gibt die wesentlichen Kompo nenten der elektronischen Schaltungsanordnung eines elektro nisch geregelten ABS wieder. Die Eingangssignale des Rege lungssystems werden mit Hilfe von Radsensoren S1 bis S4 ge wonnen, aus denen in einer Aufbereitungsschaltung 1 Signale oder Daten abgeleitet werden, welche den Geschwindigkeits verlauf v₁ bis v₄ der einzelnen Fahrzeugräder darstellen. In einer Auswerteschaltung 2 wird vor allem die erste und zwei te zeitliche Ableitung ₁ bis ₄ und ₁ bis ₄ gebildet, und es wird der Schlupf λ₁ bis λ₄ der einzelnen Räder errechnet.

Als Bezugsgröße für diese Schlupfberechnung wird eine nä herungsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Fahr zeugreferenzgeschwindigkeit v_REF benötigt, die in einem Schaltkreis 3 durch logische Verknüpfung der einzelnen Rad- Geschwindigkeitssignale v₁ bis v₄ ermittelt wird.

In einem symbolisch als ABS-Logik dargestellten Schaltkreis 4 werden durch Datenverarbeitung auf Basis komplizierter Algorithmen und durch Auswertung aller zur Verfügung stehen den Informationen aus den radindividuellen Meßwerten und den abgeleiteten Werten Bremsdrucksteuersignale gewonnen, die über eine Ventilansteuerung 5 einem Schaltblock 6 zugeführt werden, der Bremsdruckaktuatoren, zum Beispiel elektromagne tisch steuerbare Hydraulikventile, enthält; es ist bei spielsweise bekannt, jedem geregelten Fahrzeugrad ein elek trisch oder elektromagnetisch steuerbares Einlaß- und Aus laßventil zur Bremsdrucksteuerung und -modulation zuzuord nen.

Zweckmäßigerweise werden ABS-Schaltungssysteme der in Fig. 1 dargestellten Art mit Hilfe eines oder mehrerer Mikrocom puter, Mikrokontroller oder dergleichen verwirklicht.

Die Zusatzkomponenten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Fig. 1 durch eine zusätzliche Schaltung 7 symbolisiert, die natürlich bei einem Datenverarbeitungssystem durch entsprechende Programmschrit te verwirklicht wird. In dieser Schaltung 7 werden die zeit lichen Ableitungen ₁ bis ₄, speziell die Wiederbeschleuni gungssignale, der einzelnen Fahrzeugräder analysiert. Der Index "i" in Fig. 1 zeigt an, daß für jedes Rad i (i = 1 . . . 4) die zeitliche Ableitung bzw. die Radbeschleu nigung _i gebildet und ausgewertet wird.

Wie im folgenden beschrieben, wird mit Hilfe der Schaltung 7 aus der Höhe der Beschleunigung bzw. Wiederbeschleunigung eines Rades nach einer vorangegangenen Instabilität auf das Vorhandensein von Störungen, insbesondere Straßenunebenhei ten, geschlossen. Um die Auswirkungen solcher Straßenuneben heiten auf die Regelung zu unterdrücken, werden, wie dies anhand der in Fig. 2 dargestellten Diagramme geschildert ist, die Eintrittsschwellen der Blockierschutzregelung vari iert.

Ein weiterer, gestrichelt dargestellter Schaltkreis 8 deutet an, daß noch weitere, durch Hardware oder Software reali sierte Maßnahmen zur Verbesserung der Regelung - zum Bei spiel beim Auftreten von sog. Sprunghügeln, Fahrbahnvertie fungen oder Wellenstrecken - in bekannter oder bereits in älteren Anmeldungen beschriebener Art und Weise - eingesetzt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich für Rege lungssysteme mit variablen Regelungs-Eintrittsschwellen, insbesondere variablen Schlupfschwellen, geeignet. Auf ein Beispiel für ein solches System bezieht sich Fig. 2.

Fig. 2A-C dient zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem oberen Diagramm "A" ist der Geschwindigkeitsverlauf v_R eines Fahrzeugrades wäh rend eines Regelungsvorgangs, bei dem sich an jede Instabi litätsphase eine relativ hohe Wiederbeschleunigung des Rades anschließt, wiedergegeben. Dieser Radgeschwindigkeitsverlauf könnte durch Straßenunebenheiten hervorgerufen sein. Erfin dungsgemäß wird die Wiederbeschleunigung des Rades analy siert. Im ersten Fall, etwa zum Zeitpunkt t₁, wird eine recht hohe Wiederbeschleunigung _R = a₁ ermittelt, die über einen vorgegebenen, relativ niedrigen Beschleunigungsgrenz wert a_g1 hinausgeht. Zum Zeitpunkt t₁ wird daher eine für den Regelungseintritt maßgebliche Schlupfschweile um einen be stimmten Betrag, der als Schlupfschwellen-Offset bezeichnet ist, d. h. auf die 1. Stufe gemäß Fig. 2C angehoben. Diese Anhebung gilt, wenn keine anderen Ereignisse auftreten, für eine vorgegebene Zeitspanne T, was durch den in Fig. 2B dar gestellten Zählerinhalt Z, der nach dem Start zum Zeitpunkt t₁ linear innerhalb der Zeitspanne T zurückgesetzt wird, symbolisiert ist. Der Beschleunigungswert zum Zeitpunkt t₁ ist in Fig. 2A durch eine Tangente an die Radgeschwindig keitskurve v_R dargestellt.

Nach der erneuten Instabilität und Wiederbeschleunigung des Rades, dessen Geschwindigkeit v_R wiedergegeben ist, wird zum Zeitpunkt t₂ - noch vor Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne T eine Wiederbeschleunigung _R = a₂ festgestellt, die höher ist als die Wiederbeschleunigung zum Zeitpunkt t₁ und die einen zweiten, höheren Beschleunigungsgrenzwert a_g2 über schreitet. Dies hat eine Anhebung der für dieses Rad maß geblichen Schlupf schwelle um einen noch höheren Betrag, näm lich eine Anhebung auf die 2. Stufe gemäß Fig. 2C, zur Fol ge. Außerdem wird zum Zeitpunkt t₂ der Zähler Z (Fig. 2B) auf den Startwert Z₀ hochgesetzt, so daß der Zähler, der die Zeitspanne T definiert, erneut gestartet wird.

Nach erneuter Radverzögerung und Wiederbeschleunigung des betrachteten Fahrzeugrades R wird zum Zeitpunkt t₃ eine Radbeschleunigung _R = a₃ ermittelt, die kleiner ist als die Beschleunigung zum Zeitpunkt t₂, die jedoch noch über einem vorgegebenen Rücksetz-Grenzwert bzw. über einer Rücksetz schwelle a_RS liegt. Folglich wird die Anhebung der Schlupf schwelle auf die 2. Stufe (siehe Fig. 2C) beibehalten und der Zähler (Fig. 2B) erneut gestartet.

Zum Zeitpunkt t₄ wird schließlich die Rücksetzschwelle a_RS unterschritten, worauf nun nach Beendigung der vorgegebenen Zeitspanne T, bezogen auf den Startpunkt t₃, die Schlupf schwellenanhebung zum Zeitpunkt t₅ beendet wird und damit die ursprüngliche Empfindlichkeit bzw. die ursprüngliche Schlupfschwelle des Regelungssystems wieder bestimmend wird.

Für die Rücksetzschwelle a_RS sind, wie allerdings aus dem in Fig. 2A-C dargestellten Beispiel nicht zu entnehmen ist, zwei unterschiedliche Werte maßgebend. Ein oberer Schwell wert a_RS2 bestimmt die Rücknahme der Schlupfschwellenanhebung, wenn zuvor die 2. Stufe der Schlupfschwellenanhebung (siehe Fig. 2C) erreicht war. Eine zweite, niedrigere Rücksetz schwelle a_RS1, die unter dem niedrigeren Beschleunigungs grenzwert a_g1 liegt, wird wirksam, wenn zuvor die Schlupf schwelle auf die 1. Stufe angehoben war und anschließend die Wiederbeschleunigung diese Schlupfschwelle nicht mehr er reicht.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel wurden für die Be schleunigungsgrenzwerte, für die Rücksetzschwellen und für die vorgegebene Zeitspanne T folgende Werte festgesetzt:

a_g1 ∼ 7 g\|(6,5 . . . 7,7 g)
a_g2 ∼ 9 g	(8,5 . . . 9,5 g)
a_RS1 ∼ 4 g	(3,5 . . . 4,5 g)
a_RS2 ∼ 6 g	(5,5 . . . 6,5 g)
T ∼ 110 ms	(5,0 . . . 200 ms)

Mit "g" ist die Erdbeschleunigungskonstante (g = 9,81 m/s²) bezeichnet.

Natürlich ist es auch möglich, die Schlupf schwelle in Abhän gigkeit von der Wiederbeschleunigung des jeweiligen Fahrzeug rades in mehr als zwei Stufen zu erhöhen. Andererseits dürfte es in vielen Fällen auch genügen, eine einzige Stufe für die Schwellenanhebung vorzusehen.

Außerdem kann es durchaus zweckmäßig sein, für die angetrie benen Räder und für die nicht angetriebenen Räder unter schiedliche Schwellen-Offset bzw. Schwellen-Anhebungsstufen vorzusehen. Hierdurch läßt sich vermeiden, daß eine Schwin gung des Antriebsstrangs zu einer unerwünschten Schwellenan hebung und damit zu einer relativ unempfindlichen Regelung führt. Die speziellen Anhebungswerte sind abhängig von der jeweiligen Fahrzeugkonstruktion.

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens einer blockiergeschützten und/oder antriebsschlupfgeregelten Bremsanlage, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder gemessen und zur Ermittlung einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, des Radschlupfes, der Radverzögerung und -beschleunigung sowie ggf. weiterer Regelgrößen ausgewertet wird und bei dem Schwellenwerte des Radschlupfes für das Einsetzen der Regelung vorgege ben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupf schwelle eines Rades in Abhängigkeit von der Rad beschleunigung (_R) nach einer vorangegangenen Instabi lität des betreffenden Rades für eine vorgegebene Zeit spanne (T) angehoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfschwelle proportional zu der Beschleunigung des Rades (_R) angehoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Anhebung der Schlupfschwelle beim Über schreiten vorgegebener Grenzwerte (a_g1, a_g2) der Radbe schleunigung (_R) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Beschleunigungsgrenzwerte (a_g1, a_g2) unterschied licher Höhe vorgegeben werden und daß die Schlupf schwel le in Abhängigkeit von dem Überschreiten dieser Beschleunigungsgrenzwerte (a_g1, a_g2) in Stufen (Schlupfschwellen-Offset) erhöht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Beschleunigungsgrenzwerte (a_g1, a_g2) vorgegeben wer den und daß die Schlupfschwelle beim Überschreiten eines ersten, niedrigeren Beschleunigungsgrenzwertes (a_g1) um einen vorgegebenen relativ niedrigen Wert (1. Stufe) und beim Überschreiten eines zweiten, höheren Beschleunigungsgrenzwertes (a_g2) um einen vorgegebenen, vergleichsweise höheren Wert (2. Stufe) angehoben wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitspan ne (T) für die Erhöhung der Schlupfschwelle in der Größenordnung zwischen 50 und 200 ms, z. B. bei 100 ms, liegt.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Folge des Überschreitens des vorgegebenen Beschleunigungsgrenz wertes erhöhte Schlupf schwelle rückgesetzt wird, wenn nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne (T) die Be schleunigung des Rades eine vorgegebene Rücksetzschwelle (a_RS1, a_RS2) unterschreitet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Rücksetzschwelle (a_RS1, a_RS2) abhängig ist von der Stufe bzw. von dem Wert, auf den die Schlupf schwelle angehoben wurde.