DE19542295A1 - Bremssystem für ein Fahrzeug - Google Patents
Bremssystem für ein FahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Bremssystem für ein
Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind vielerlei Möglichkeiten
bekannt, der Blockierneigung eines gebremsten Rades
entgegenzuwirken, indem man bspw. im Sinne einer
Individual-Regelung die Bremskraft an jedem Rad manipuliert. Wird nun
ein Fahrzeug mit einem solchen Bremssystem auf einer
Fahrbahn gebremst, die derart beschaffen ist, daß auf der
einen Fahrzeugseite ein hoher Reibwert und auf der anderen
Fahrzeugseite ein niederer Reibwert vorhanden ist, können
die unterschiedlich großen Bremskräfte Giermomente
hervorrufen. Zur Vermeidung bzw. Abschwächung dieses Effekts
ist aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von
Möglichkeiten bekannt, den Giermomentenaufbau zu verringern
bzw. zeitlich zu verzögern.
So ist aus der DE-OS 24 60 309 ein Blockierschutzregelsystem
bekannt, bei dem jedem bremsbaren Rad wenigstens einer Achse
eine Druckmeßeinrichtung zugeordnet ist. Abhängig von der
Differenz des Bremsdrucks auf der rechten und linken
Fahrzeugseite einer Achse wird der Bremsdruck auf der Seite
mit dem höheren Bremsdruck gehalten oder abgesenkt. Solch
ein System ist wegen der Bremsdruckmessung im Rad relativ
aufwendig zu realisieren.
Aus der EP B1 0 381 957 ist eine blockiergeschützte
Bremsanlage mit einer Giermomentenbegrenzung bekannt.
Hierbei wird der tatsächliche Bremsdruck in den einzelnen
Radbremszylindern durch eine Auswertung der
Bremsventilstellungen und deren zeitlichen Verlaufs
ermittelt. Aus der Differenz der so ermittelten Bremsdrücke
der Vorderräder wird ein Maß für das existierende Giermoment
abgeleitet und das Giermoment durch einen entsprechenden
Bremseingriff begrenzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bremssystem
zur Verringerung des Giermoments zu entwerfen, das trotz
eines Giermomenteneingriffs eine optimale Verzögerung des
Fahrzeugs bei inhomogenen Fahrbahnreibwerten gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
Wie erwähnt, geht die Erfindung aus von einem Bremssystem
für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei bezüglich der
Fahrtrichtung links und rechts angeordneten Rädern, denen
jeweils eine Bremsrichtung zur Aufbringung einer Bremskraft
an dem Rad und eine Einrichtung zur Erfassung der
Drehbewegung des Rades zugeordnet ist. Mittels einer
Auswerteeinrichtung werden wenigstens abhängig von den
erfaßten Drehbewegungen der Räder die Ansteuersignale zur
Ansteuerung der Bremseinrichtungen der Räder ermittelt.
Hierbei wird erfaßt, ob an dem rechten und linken Rad in
bestimmter Weise unterschiedliche Reibwerte vorliegen.
Abhängig von dieser Erfassung dieser unterschiedlichen
Reibwerte wird die Bremskraft an dem Rad mit dem höheren
Reibwert verzögert aufgebaut, konstant gehalten oder
verringert.
Der Kern der Erfindung besteht darin, daß zur Erfassung der
Reibwerte die Radwiederbeschleunigung an den Rädern nach
einer Radverzögerung ausgewertet wird. Dies hat den Vorteil,
daß die momentan an den Rädern vorliegenden Reibwerte sehr
genau erfaßt werden und auf diese Weise der
Giermomenteneingriff (Bremskraftverzögerung, Bremskraft
konstant halten oder Bremskraft vermindern) sehr genau
dosiert an dem Rad mit dem höheren Reibwert getätigt werden
kann. Durch die erfindungsgemäße Erfassung der Reibwerte
gelangt man zu einer optimalen Lösung des Zielkonflikts, der
zwischen einer großen Verzögerung des Fahrzeugs einerseits
und einer Giermomentenabschwächung andererseits besteht.
Insbesondere bei sehr inhomogenen Fahrbahnreibwerten
(Fleckenfahrbahn) gelangt man erfindungsgemäß zu einer
optimalen Beherrschbarkeit ohne eine Verlängerung des
Bremswegs größeren Ausmaßes.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann
vorgesehen sein, daß zur Erfassung der Reibwerte für jedes
der wenigstens zwei bzgl. der Fahrtrichtung rechts und links
angeordneten Räder die Differenz zwischen dem Ist-Wert der
Radwiederbeschleunigung und einem entsprechenden Soll-Wert
gebildet wird. Neben dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann
vorgesehen sein, daß es sich bei dem Bremssystem um ein
zyklisch arbeitendes Anti-Blockier-System handelt und zur
Erfassung der aktuellen Reibwerte für jedes der wenigstens
zwei bzgl. der Fahrtrichtung rechts und links angeordneten
Räder der wenigstens im vorangegangenen Zyklus erfaßte
Reibwert berücksichtigt wird. Auf diese Weise gelangt man zu
einem iterativen Verfahren zur Ermittlung der Reibwerte.
Zur Erfassung des aktuellen Reibwerts eines Rades kann die
Differenz zwischen den wenigstens im vorangegangenen Zyklus
erfaßten Reibwert und der oben erwähnten Differenz zwischen
dem Ist-Wert, der Radwiederbeschleunigung und einem
entsprechenden Soll-Wert im aktuellen Zyklus herangezogen
werden. Auf diese Weise berücksichtigt man zum einen den
Reibwert aus dem vorangegangenen Zyklus des Anti-Blockier-Regelsystems
und ändert diesen Wert abhängig davon, wie das
Rad nach einem Abbau der Bremskraft wiederbeschleunigt.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß durch einen
Vergleich der erfaßten Reibwerte an den Rädern auf der
rechten und linken Fahrzeugseite auf das Rad (High-Rad) mit
dem höheren Reibwert geschlossen wird. An diesem High-Rad
wird nur dann die Bremskraft im Sinne einer
Gierbewegungsminimierung bzw. Gierbewegungsaufbauverzögerung
verzögert aufgebaut, konstant gehalten oder vermindert, wenn
erfaßt wird, daß das High-Rad sich stabil verhält. Die
Stabilität des High-Rades kann dabei derart erfaßt werden,
daß ermittelt wird, ob dieses Rad keinen übermäßigen Schlupf
aufweist. Über diese Betrachtung des Schlupfes des
High-Rades hinaus kann zur Stabilitätserfassung weiterhin erfaßt
werden, ob das High-Rad keine übermäßige Radbeschleunigung
aufweist.
Erfindungsgemäß findet der Giermomenteneingriff in enger
Abhängigkeit von den Reibwerten der Räder statt, wobei die
momentan vorliegenden Reibwerte in sehr guter Näherung durch
die Raddynamik (Rad-Schlupf, Wiederbeschleunigung des Rades)
beschrieben werden. Unabhängig von dem Giermomenteneingriff
kann jedes Rad auf das, seinem Reibwert entsprechende
Druckniveau eingeregelt werden. Der erfindungsgemäße
Giermomenteneingriff kann sowohl an der Vorderachse als auch
an der Hinterachse erfolgen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Zeichnung zeigt anhand der Fig. 1 schematisch ein
Blockschaltbild eines Bremssystems. Die Fig. 2, 3, 4 und
5 zeigen die Erfindung anhand von Ablaufdiagrammen, während
die Fig. 6 ein Blockschaltbild zur erfindungsgemäßen
Ermittlung der Reibwerte darstellt. Die Fig. 7 erläutert
einzelne Blöcke der Fig. 6 anhand von zeitlichen Verläufen
der Rad- bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben werden.
Die Fig. 1 zeigt mit dem Bezugszeichen 11a-d vier Räder
eines zweiachsigen Fahrzeuges, wobei jedes Rad einen mit dem
Bezugszeichen 12a-d gekennzeichneten Raddrehzahlsensor
aufweist. Jedem Rad 11a-d sind Radbremsen 13a-d zugeordnet,
deren Bremskraft durch die Leitungen 15a-d von dem
Auswertegerät 16 gesteuert wird. Hierzu werden dem
Steuergerät 16 über die Leitungen 14a-d die Signale der
Raddrehzahlsensoren 12a-d zugeführt. Nicht dargestellt in
der Fig. 1 ist das vom Fahrer betätigte Bremspedal, durch
das der Fahrer einen Verzögerungswunsch bestimmten Ausmaßes
vorgibt.
Zusammenfassend ist zu bemerken, daß die Fig. 1 schematisch
ein Bremssystem zeigt, das an einzelnen Radbremsen die
Bremskraft unabhängig vom Fahrer variieren kann. Die
genauere Funktion eines solchen Bremssystems kann bspw. den
Bosch Technischen Berichten, Band 7 (1980), Heft 2, Seite
65-94 entnommen werden.
Anhand der Fig. 2 wird nun der erfindungsgemäße
Giermomenteneingriff dargestellt. Nach dem Startschritt 21
wird in der der Abfrage 22 abgefragt, ob ein
Giermomenteneingriff GME zu tätigen ist oder nicht. Wird im
Schritt 22 festgestellt, daß GME nicht den Wert Y aufweist,
so wird im Schritt 25 kein Giermomenteneingriff getätigt.
Weist allerdings GME den Wert Y auf, (siehe Fig. 3), so
wird in der Abfrage 23 abgefragt, ob das High-Rad, d. h. das
Rad, das den höheren Reibwert aufweist, stabil ist. Weist
das High-Rad eine Instabilität auf, (siehe Fig. 4 und 5),
so wird gemäß dem Schritt 25 kein Giermomenteneingriff
getätigt. Wird allerdings festgestellt, daß das High-Rad
stabil ist, so wird im Schritt 24 ein Giermomenteneingriff
eingeleitet. Nach dem Endschritt 26 wird der
Programmdurchlauf erneut gestartet.
Auf die Abfrage 22 soll anhand der Fig. 3 genauer
eingegangen werden. Nach dem Start-Schritt 31 werden im
Schritt 32 die Reibwerte RBFR und RBFL der Räder auf der
rechten und linken Fahrzeugseite gebildet. Diese Bildung der
Reibwerte wird später anhand der Fig. 6 beschrieben werden.
Im Schritt 33 wird nun die Differenz ΔRBF zwischen dem
Reibwert RBFR des Rades auf der rechten Fahrzeugseite und
des Reibwerts RBFL des Rades auf der linken Fahrzeughälfte
gebildet. Diese Differenz wird im Schritt 34 mit einem
Schwellwert K verglichen. Unterschreitet die
Reibwertdifferenz den Schwellwert K, so wird im Schritt 36
GME auf den Wert N gesetzt, was in dem in der Fig. 2
gezeigten Schritt 22 zur Folge hat, daß im Schritt 25 kein
Giermomenteneingriff getätigt wird. Überschreitet jedoch die
Reibwertdifferenz ΔRBF dem Betrag nach den Schwellwert K, so
wird GME im Schritt 35 auf den Wert Y gesetzt, was im
Schritt 22 der Fig. 2 abgefragt wird. Nach dem Endschritt
37 wird mit dem Start 31 erneut begonnen.
Zu Ermittlung der Reibwerte RBFR und RBFL des linken und
rechten Fahrezugrades soll im folgenden die Fig. 6 näher
beschrieben werden. Hier wird die erfindungsgemäße
Reibwertbestimmung anhand eines Fahrzeugrades i dargestellt.
Der Einheit 61 wird hierzu das die Radgeschwindigkeit
repräsentierende Signal ωi (Ausgangssignal des
Raddrehzahlsensors 12i) neben der
Fahrzeuglängsgeschwindigkeit Vf zugeführt. Die
Fahrzeuglängsgeschwindigkeit Vf kann dabei in der
Auswerteeinheit 16 als Referenzgeschwindigkeit aus mehreren
Raddrehzahlen in bekannter Weise gebildet werden. Aus diesen
beiden Eingangssignalen wird der Radschlupf SRI in bekannter
Weise gemäß
SRI = (Vf-ωi)/Vf
ermittelt werden. Darüberhinaus wird in der Einheit 61 die
Radwiederbeschleunigung bzw. die Radbeschleunigung durch
zeitliches Differenzieren der Raddrehzahl bzw. der
Radgeschwindigkeit ωi erhalten. Hierzu soll auf die Fig. 7a
verwiesen werden. Hier wird ein Regelzyklus RZ gezeigt, der
in bekannter Weise dann eingeleitet wird (Signal TI), wenn
der Radschlupf und/oder die Radverzögerung bestimmte
Schwellwerte überschreiten. Durch ein Konstanthalten bzw.
Abbauen des Bremsdrucks wird nach Durchlaufen des
Bremsschlupfmaximums SRIM eine Wiederbeschleunigung des
Rades auf die Referenzgeschwindigkeit Vf erreicht. Auch
hierzu soll auf die Bosch-Technischen-Berichte, Band 7
(1980) Heft 2, Seiten 65-94 verwiesen werden.
Der Momentanwert SRI des Radschlupfes wird nun der Einheit
62 zugeführt, in der der Maximalwert SRIM des Radschlupfes
eines Regelzykluses gebildet wird. Dieser Maximalwert wird
in der Verknüpfungseinheit 63 mit einem Soll-Schlupfwert SRS
verglichen und die Differenz der beiden Größen als Soll-Wert
ARS für die Radwiederbeschleunigung der Verknüpfung 64
zugeführt. Der Soll-Schlupfwert SRS ist als
Applikationsparameter in dem Speicher 68 abgelegt (siehe
Fig. 7b).
In der Verknüpfungseinheit 64 wird die Differenz ΔRBFi
zwischen dem Soll- und dem Ist-Wert der
Radwiederbeschleunigung gebildet und der Verknüpfung 65
hinzugeführt. In der Verknüpfung 65 wird diese aktuell
ermittelte Differenz ΔRBFi mit dem Reibwert RBFi(n-1)
verglichen, der im vorangehenden Regelzyklus (Zyklus n-1)
ermittelt wurde (Speicher 66). Die so erhaltene Differenz
RBFi(n) wird als aktueller (Zyklus n) Reibwert am i-ten Rad
im Schritt 32 (Fig. 3) gebildet.
Anhand der Fig. 6 wurde also ein interatives Fahren zur
Ermittelung des Reibwertes an einem Rad dargestellt, das wie
folgt mathematisch zu beschreiben ist:
RBF(n) = RBF(n-1)-ΔRBF,
wobei mit RBF(n) der im n-ten Regelzyklus ermittelte
Reibwert und mit RBF (n-1) der im n-ten Regelzyklus
ermittelte Reibwert beschrieben ist.
Der Wert ΔRBF ist dabei wie folgt beschrieben
ΔRBF = (ARI-ARS) × C₁, wobei,
ARS = (SRIM-SRS) × C₂
ist. Zur Ermittlung eines Reibwertes an einem Rad wird also
erfindungsgemäß der im vorangehenden Regelzyklus ermittelte
Reibwert um den Wert ΔRBF korrigiert. Dabei repräsentiert
der Korrekturwert ΔRBF die Abweichung des Ist-Wertes der
Radwiederbeschleunigung ARI von einem entsprechenden Soll-Wert
ARS, wobei dieser Soll-Wert ARS von der Abweichung des
maximalen Schlupfes zu SRIM von einem applizierbaren Wert
SRS abhängt.
Bei dem oben beschriebenen iterativen Verfahren zu Erlangung
des aktuellen Reibwertes RBF(n) wird für die erste
Ermittlung ein Startwert RBF1 benötigt. Dieser Startwert
wird aufgrund des ersten Regelzyklus derart ermittelt, daß
RBF1 = TI × SRIM1.
Hierbei bedeutet die Zeit TI die Dauer des ersten
Regelzykluses und SRIM1 der maximale Schlupf im ersten
Regelzyklus (1. RZ, Fig. 7a).
Anhand der Fig. 4 und 5 soll nun im folgenden die in Fig.
2 gezeigte Abfrage 23 näher erläutert werden. In der Fig. 4
wird hierzu nach dem Startschritt 41 im Schritt 42 der
Reibwert des rechten und linken Rades wie oben beschrieben
gebildet. Im Schritt 43 wird die Differenz ΔRBF dieser
beiden Reibwerte berechnet, wonach im Schritt 44 diese
Differenz darauf hin überprüft wird, ob sie größer oder
gleich Null ist. Ist die Differenz kleiner Null, so befindet
sich das linke Rad auf einer Fahrbahn mit höherem Reibwert
als das rechte Rad, woraufhin im Schritt 46 als High-Rad das
linke Rad gespeichert wird. Überschreitet im Schritt 44 die
Differenz ΔRBF den Wert Null, so befindet sich das rechte
Rad auf einer Fahrbahn mit höherem Reibwert, woraufhin im
Schritt 45 als High-Rad das rechte Rad identifiziert wird.
Nach dem Endschritt 47 wird erneut der Programmdurchlauf mit
dem Start 41 gestartet.
Fig. 5 zeigt nach dem Start 51 im Schritt 52 die in der
Fig. 4 gezeigte Ermittlung, welches Rad das High-Rad ist.
Im Schritt 53 wird der Betrag der Differenz zwischen der
Drehgeschwindigkeit des High-Rades und der
Fahrzeuglängsgeschwindigkeit bzw. Referenzgeschwindigkeit
mit einem Schwellwert S1 verglichen.
Überschreitet die Differenz den Schwellwert S1, so ist dies
ein Zeichen, daß sich das High-Rad zwar im Vergleich mit dem
Low-Rad auf einer Fahrbahn mit höherem Reibwert befindet,
das High-Rad aber seinerseits instabil ist. Dies wird im
Schritt 55 abgespeichert. Unterschreitet diese Differenz den
Schwellwert S1 so wird im Schritt 54 die Radbeschleunigung
des High-Rades mit einem zweiten Schwellwert S2 verglichen.
Überschreitet diese Radbeschleunigung betraglich den zweiten
Schwellwert S2, so signalisiert dies, daß eine
Blockierneigung des High-Rades vorliegt, woraufhin im
Schritt 55 abgespeichert wird, daß das High-Rad eine
Instabilität aufweist. Unterschreitet jedoch die
Radbeschleunigung des High-Rades den zweiten Schwellwert S2,
so wird im Schritt 46 abgespeichert, daß das High-Rad
stabil ist. Nach dem Endschritt 57 wird der in der Fig. 5
zu sehende Programmablauf erneut gestartet.
Das in der Fig. 5 gezeigte Ergebnis (Blöcke 55 und 56) wird
im Schritt 23 (Fig. 2) abgefragt. Hierdurch wird
gewährleistet, daß ein Giermomenteneingriff an dem Rad, das
den höheren Reibwert aufweist, nur dann getätigt wird, wenn
dieses Rad keine Instabilität aufweist.
Claims (8)
1. Bremssystem für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei bzgl.
der Fahrtrichtung rechts und links angeordneten Rädern (11a-d),
denen jeweils eine Bremseinrichtung (13a-d) zur
Aufbringung eines Bremskraft an dem Rad und eine Einrichtung
(12a-d) zur Erfassung der Drehbewegung des Rades zugeordnet
ist, und einer Auswerteeinrichtung (16), mittels der
wenigstens abhängig von den erfaßten Drehbewegungen der
Räder die Ansteuersignale zur Ansteuerung der
Bremseinrichtungen (13a-d) ermittelt werden, wobei erfaßt
wird, ob an dem rechten und linken Rad in bestimmter Weise
unterschiedliche Reibwerte vorliegen und in Abhängigkeit der
Erfassung der unterschiedlichen Reibwerte an dem Rad mit dem
höheren Reibwert die Bremskraft verzögert aufgebaut,
konstant gehalten oder vermindert wird, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Reibwerte (RBFR, RBFL)
die Radwiederbeschleunigung (AR) an den Rädern nach einer
Radverzögerung ausgewertet wird.
2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Erfassung der Reibwerte (RBFR, RBFL) für jedes der
wenigstens zwei bzgl. der Fahrtrichtung rechts und links
angeordneten Räder (11a-d) die Differenz zwischen dem
Istwert (ARI) der Radwiederbeschleunigung und einem
entsprechenden Sollwert (ARS) gebildet wird.
3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß es sich bei dem Bremssystem um ein zyklisch arbei
tendes Antiblockiersystem handelt und zur Erfassung der
aktuellen Reibwerte [RBFR(n), RBFL(n)] für jedes der wenig
stens zwei bzgl. der Fahrtrichtung rechts und links
angeordneten Räder (11a-d) der wenigstens im vorangegangenen
Zyklus erfaßte Reibwert [RBFR(n-1), RBFL(n-1)]
berücksichtigt wird.
4. Bremssystem nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeich
net, daß zur Erfassung des aktuellen Reibwerts [RBFR(n),
RBFL(n)] die Differenz zwischen dem wenigstens im voran
gegangenen Zyklus (n-1) erfaßten Reibwert [RBFR(n-1),
RBFL(n-1)] und der gebildeten Differenz zwischen dem Istwert
(ARI) der Radwiederbeschleunigung und einem entsprechenden
Sollwert (ARS) im aktuellen Zyklus (n) herangezogen wird.
5. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß durch einen Vergleich der erfaßten
Reibwerte (RBFR, RBFL) auf das Rad (High-Rad) mit dem höhe
ren Reibwert geschlossen wird und an diesem Rad (High-Rad)
nur dann die Bremskraft im Sinne einer Verringerung der
Gierbewegung des Fahrzeugs verzögert aufgebaut, konstant ge
halten oder vermindert wird, wenn erfaßt wird, daß dieses
Rad (High-Rad) sich stabil verhält.
6. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zur Erfassung, ob sich das Rad
(High-Rad) mit dem höheren Reibwert stabil verhält, er
mittelt wird, ob dieses Rad keinen übermäßigen Schlupf
aufweist.
7. Bremssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Erfassung, ob sich das Rad (High-Rad) mit dem höheren
Reibwert stabil verhält, ermittelt wird, ob dieses Rad keine
übermäßige Radbeschleunigung aufweist.
8. Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei dem Bremssystem um ein zyklisch arbeitendes
Antiblockiersystem handelt und der Sollwert (ARS) der
Radwiederbeschleunigung abhängig von einem Vergleich des
Maximalwertes (SRIM) des Istwertes (SRI) des Bremsschlupfes
während eines Regelzyklus mit einem entsprechenden Sollwerte
(SRS) gewählt wird.
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