DE3912865C2

DE3912865C2 - Recheneinrichtung zum Berechnen von Fahrzeugradumdrehungswerten

Info

Publication number: DE3912865C2
Application number: DE3912865A
Authority: DE
Inventors: Masao Watanabe; Ken Asami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-04-19
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPH01267461A; US4989165A; JP2699398B2; DE3912865A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Berechnen von Radumdrehungswerten für das Ermitteln von Parametern wie der Anzahl von Radumdrehungen oder der Raddrehzahl, für das Berechnen von Parametern für die Raddrehzahl oder die Radbe schleunigung aus den ermittelten Parametern und für das Er halten von Rechenwerten bzw. Voranschlagswerten für die Rad umdrehungswerte aus diesen Parametern.

Die Recheneinrichtungen einschlägiger Art, mit denen Radumdrehungswerte wie die Anzahl der Radumdrehungen, die Raddrehzahl und die Radbeschleunigung ermittelt werden und die der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Radgeschwindig keit bzw. Raddrehzahl bestimmt wird, haben eine Einrichtung zum Ausscheiden von Störkomponenten aus den durch Sensoren erfaßten Signalen. Zu den Störkomponenten zählen nicht nur elektrische Störsignale, sondern auch Störgrößen, die durch die Bewegung der Fahrzeugräder verursacht sind.

Die Fahrzeuge sind mit einer vertikal bewegbaren Aufhängung ausgestattet, damit die Räder W des Fahrzeugs die durch eine unebene Fahrbahn verursachten Vibrationen abfangen können. Ferner ist an den Fahrzeugen auch ein Vor- oder Nachlaufwin kel R vorgesehen, um eine gleichmäßige Vorwärtsbewegung zu erreichen und eine gegen ein Bremsnicken oder eine Anfahran hebung gerichtete Regelung zu erzielen. Die Räder W bewegen sich in bezug auf das Fahrzeug entsprechend der Gestaltung der Aufhängung und dem Vor- oder Nachlaufwinkel R. Wenn die Räder W in bezug auf das Fahrzeug vertikal um eine Strecke ΔH versetzt werden, werden sie auch in Längsrichtung um eine Strecke ΔL versetzt. Infolgedessen ändern sich auch wegen der Längsversetzung der Räder W um die Strecke ΔL die Drehzahlen der Räder, wenn diese auf einer unebenen Fahrbahn vertikal bewegt werden. Ebenso ergeben sich beträchtliche Änderungen von Beschleunigungswerten G, die von den Raddrehzahlen ausge hend berechnet werden. Wenn die Räder exzentrisch sind, lau fen sie ungleichmäßig um, so daß Störkomponenten an Werten für die Radgeschwindigkeit und die Beschleunigung hervorgeru fen werden, die aus den Radumdrehungen berechnet werden.

In Einrichtungen zum Berechnen von Radumdrehungswerten in einschlägiger Technik werden die Störkomponenten mittels eines Filters zur gleitenden Mittelwertbildung, eines Gewich tungs-Mittelwertfilters oder eines Tiefpaßfilters ausgeschie den. Wenn beispielsweise die Radbeschleunigungen unter Ver wendung des Gewichtungs-Mittelwertfilters erfaßt werden, werden die Mittelwerte von in einer Abtast- bzw. Abfragezeit ΔT erfaßten momentanen Radbeschleunigungen A₁, A₂, . . . A_n folgendermaßen erhalten:

Wenn aus den erfaßten diskreten Werten für Radbeschleunigun gen A_n die Störkomponenten mittels des Tiefpaßfilters ausge schieden werden, werden die Berechnungen unter Verwendung eines Summenwertes B_n als Zwischenpuffergröße gemäß Gleichung (2) wiederholt, um auf diese Weise Rechen- bzw. Voran schlags-Beschleunigungswerte D_n fortzuschreiben:

B_n = K₀ · B_n-1 + (A_n - D_n-1)

D_n = D_n-1 + K₂ · B_n (2)

Die berechneten Radbeschleunigungs-Rechen- bzw. -Voran schlagswerte werden für eine Antiblockierregeleinheit heran gezogen, die das Rutschen der Fahrzeugräder während des Brem sens verhindert (siehe japanische ungeprüfte Patentveröffent lichung Nr. S60-22548 mit dem Titel "Antiblockierregelein heit"); ferner werden die Werte für eine Antriebsschlupfregeleinheit benötigt, die einen Schlupf der Räder während des schnellen Anfahrens oder des starken Be schleunigens verhindert.

Bei den Recheneinrichtungen dieser Art für das Berechnen der Radumdrehungswerte werden jedoch die Mit telwerte der erfaßten Werte gebildet oder es wird ein Tief paßfilter mit einer Zeitkonstante benutzt, was zu folgenden Problemen führt:

1) Die aus den Radumdrehungen ermittelten Parameter oder die zu berechnenden Parameter wie diejenigen für die Radbeschleu nigungen enthalten durch das Bremsen verursachte und für die Bremsregelung ermittelte Beschleunigungswerte und durch die vertikale Bewegung der Räder auf der unebenen Fahrbahn als Störkomponenten verursachte Beschleunigungswerte. Falls die Erfassungssignale auf einfache Weise gemäß der Gleichung (1) gemittelt werden, werden die zu erfassenden Beschleunigungs werte ohne Unterscheidung von den Störkomponenten gemittelt. Infolgedessen können die Beschleunigungswerte nicht auf ge naue Weise erfaßt werden. Wenn die Abfrageperiode verlängert und die Anzahl n der Beschleunigungsdaten für die Mittelwert bildung erhöht wird, beansprucht das Ermitteln von Beschleu nigungsänderungen zu viel Zeit, wodurch der Beginn von Rege lungsvorgängen verzögert wird.
2) Wenn die Störkomponente mittels des Tiefpaßfilters ausge schieden wird und der Koeffizient K₂ in der Gleichung (2) verkleinert wird, kann damit zwar die Störsignalamplitude verringert werden, jedoch werden wiederum die Regelvorgänge verzögert. In Fig. 12A bis 12C sind als gestrichelte Linien Meßsignale ohne Störsignal, mit einem Störsignal, das halb so hoch wie ein Grundsignal ist, bzw. mit einem Störsignal gezeigt, das doppelt so hoch wie das Grundsignal ist. Gemäß der Darstellung in den Fig. 12A, 12B und 12C können dann, wenn der Wert des Koeffizienten K₂ vermindert ist, die Stör signale mit Amplituden in einem bestimmten Bereich aus den durch die gestrichelten Linien dargestellten Meßsignalen ausgeschieden werden. Es wird jedoch die Zeitdauer T bis zu einem Zeitpunkt länger, an dem der in den Fig. 12A, 12B und 12C durch ausgezogene Linien dargestellte gefilterte Wert einen Schwellenwert Gth erreicht. Gemäß der rechten Darstel lung in Fig. 12C wird bei einer Störsignalamplitude außerhalb des Bereichs die Zeit T beträchtlich verlängert. Der Schwel lenwert Gth bestimmt den Pegel, bei dem eine Druckverminderung bei der Antiblockierregelung beginnt.
3) Wenn die mit der mit diesen Problemen behafteten Rechen einrichtung der genannten Art ermittelten Radbeschleunigungs werte zur Antiblockierregelung und anderen Regelungen heran gezogen werden, kann bei der Fahrt auf unebenen Fahrbahnen die Antiblockierregeleinheit oder die Antriebsschlupfregel einheit nicht schnell ansprechen. Dadurch ist die Wirksam keit der Antiblockierregeleinheit auf unebenen Fahrbahnen vermindert, und die Bremsstrecke wird im Vergleich zu derje nigen auf einer glatten Fahrbahn länger, auf der weniger Störsignale entstehen. Falls der Wert des Koeffizienten K₂ entsprechend den Störsignalen mit dem niedrigen Pegel festgelegt wird, können die Störsignale nicht ausreichend unter drückt werden und der Schwellenwert G_th muß zum Vermeiden von durch die Störsignale verursachten Fehlfunktionen einge stellt werden. Ferner kann selbst auf ebener Fahrbahn die Regeleinheit nicht schnell ansprechen. Falls der Schwellen wert G_th entsprechend den Störsignalen mit dem niedrigen Pegel festgelegt wird, wird von der Antiblockierregeleinheit der Bremsöldruck häufig geändert, wodurch die Bremsstrecke länger wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rechen einrichtung zum Berechnen von Fahrzeugradumdrehungswerten zu schaffen, mit der die Werte schnell berechnet werden können und Störkomponenten wirkungsvoll aus den ermittelten Werten ausgeschieden werden können.

Ferner soll mit der erfindungsgemäßen Recheneinrichtung die Verzögerungszeit von Regelungsvorgängen auf ein Mindestmaß verkürzt sein, wobei der Einfluß von Störgrößen auf die Regelungsvorgänge unterdrückt wird, die Radumdrehungswerte genau berechnet bzw. bewertet werden und die Werte für Antiblockierregelungen, Bodenhaftungs- bzw. Antriebsschlupf regelungen und andere Regelvorgänge herangezogen werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der in Fig. 1 gezeigten Recheneinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Demzufolge weist die erfindungsgemäße Recheneinrichtung zum Berechnen von dynamischen Radwerten, wie sie insbesondere bei Antiblockier- oder Vortriebsregelungen verwendet werden, folgende Bauteile auf:
einen Sensor zum Erfassen einer Radumdrehung, dessen Werte in eine Radgeschwindigkeit V_n umgerechnet werden,
eine Parameterrecheneinrichtung zum Berechnen einer Radverzögerung bzw. -beschleunigung A_n,
eine Störunterdrückungseinrichtung zum Ausscheiden von Stör komponenten aus dem ermittelten Signal für den Erhalt eines Rechenwerts D_n,
eine Differenzermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Differenz zwischen der ermittelten Radverzögerung/ -beschleunigung A_n oder und einem entsprechenden vorangehenden Rechenwert D_n-1,
eine Differenzensummiereinrichtung zum Aufaddieren der durch die Differenzermittlungseinrichtung ermittelten Differenzen in einem vorbestimmten Takt nach der Gleichung

B_n = K₁ _* (B_n-1 - C_n-1) + ((A_n oder V_n) - D_n-1),

wobei B_n und B_n-1 Differenzsummen sind und K₁ eine veränderbare Konstante ist,
eine Änderungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Änderung C_n des vorangehenden Rechenwerts (D_n-1) anhand eines Absolutwerts B_n der durch die Differenzensummiereinrichtung aufaddierten Differenzen und
eine Rechenwertfortschreibeeinrichtung zum Fortschreiben des Rechenwerts D_n entsprechend der durch die Änderungsbe stimmungseinrichtung bestimmten Änderungen C_n nach der Gleichung D_n = D_n-1 + C_n, wobei
die Anstiegsrate der Änderung C_n verringert wird, wenn der Absolutwert B_n der durch die Differenzensummiereinrichtung aufaddierten Differenzen zunimmt.

Wie bereits vorstehend ausgeführt ist, geht die Recheneinrichtung des Stands der Technik aus von der Formel:

B_n = K₀ _* B_n-1 + (A_n - D_n-1).

Die erfindungsgemäße Recheneinrichtung zeichnet sich demgegenüber im wesentlichen dadurch aus, daß hierbei die Änderungsgröße C_n des Rechenwerts D_n-1 Verwendung findet, die in Abhängigkeit bestimmter Koeffizienten ermittelt wird.

Erfindungsgemäß wird die Anstiegsrate der Änderung C_n verringert, wenn der Absolutwert der durch die Differenzensummiereinrichtung aufaddierten Differenzen (B_n) zunimmt. Durch diese Vorgehensweise wird die Verzögerungs zeit auf ein Mindestmaß verkürzt, während zugleich Störkomponenten ausge schieden werden, so daß die Umdrehungswerte für die Fahrzeugräder auf genaue Weise ausgewertet werden können.

Die aus dem Stand der Technik bekannte DE-OS 31 07 115 spricht das Problem von Störschwingungen an. Als Lösung wird im wesentlichen vorgeschlagen, einlaufende Geschwindigkeitswerte abzuspeichern und mit den vorhergehenden zu vergleichen, wobei der vorhergehende Wert weiterverwendet wird, falls der aktuelle Wert von dem früheren Wert um eine physikalisch nicht mögliche Größe abweicht.

Aus der DE-OS 36 34 239 ist ferner eine Filterschaltung bekannt, die u. a. ein erstes Hochpaßfilter und zwei digitale adaptive Filter verwendet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Blockdarstellung, die die grundle gende Gestaltung der Recheneinrichtung zeigt.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahr zeugs, das mit der Recheneinrichtung für das Berechnen von Radumdrehungswerten gemäß einem Ausführungsbeispiel ausge stattet ist.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Antiblockierregeleinheit, die die Recheneinrichtung für das Berechnen von Radumdrehungswerten enthält.

Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm einer Antiblockierregelroutine.

Fig. 5 ist eine grafische Darstellung von zeitlichen Änderungen von Variablen Xn.

Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen den Variablen Xn, die Summenwerten entsprechen, und Änderungen Cn veranschaulicht.

Fig. 7A, 7B, 7C, 7D und 7E sind grafische Darstellungen, die Werte von veranschlagten Beschleunigungen Dn bei verschiedenen Koeffizienten zeigen.

Fig. 8A, 8B, 8C und 8D sind grafische Darstellungen, die Werte von Radbeschleunigungen An mit Störgrößen unterschiedlicher Amplitude und unterschiedlicher Periode zeigen.

Fig. 9, 10A, 10B und 11 sind grafische Darstellungen, die Auswirkungen von Antiblockierregelvorgängen zeigen, bei denen die Recheneinrichtung für das Berechnen der Radumdrehungswerte benutzt ist.

Fig. 12A, 12B und 12C sind grafische Darstellungen, die einige bei der angewandten Technik auftretenden Probleme veranschaulichen.

Mit der Rechnereinrichtung für das Berechnen von Fahrzeugradumdrehungswerten wird unter Verwendung einer nachfolgend beschriebenen elektronischen Steuereinheit die Radbeschleunigung als Umdrehungsgröße berechnet. Die Steuereinheit gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird in einem Antiblockierregelsystem verwendet.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 sind ein linkes Vorderrad 1 und ein rechtes Vorderrad 2 unabhängig voneinander mit einem Macpherson-Federbeinsystem aufgehängt, das untere Arme 3 und 4 und Stoßdämpfer 5 und 6 aufweist. Ein linkes Hinterrad 11 und ein rechtes Hinterrad 12 sind mit einer Hinterrad-Aufhängung versehen, die Nachlaufarme 13 und 14, Stoßdämpfer 15 und 16 und einen Hinterrad-Verwindungsträger 18 aufweist. Die Stoßdämpfer 5, 6, 15 und 16 sind mit komprimierbarem Gas gefüllte Fluid-Stoßdämpfer, die mit Schraubenfedern versehen sind.

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 werden durch ein Antiblockierregelsystem mit der Recheneinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel jeweils links und rechts die nicht angetriebenen bzw. mitlaufenden Vorderräder 1 und 2 und die angetriebenen Hinterräder 11 und 12 gesteuert. Diese Räder 1, 2, 11 und 12 sind jeweils mit Drehzahlgebern 31, 32, 33 bzw. 34 versehen, die elektromagnetische Abnehmer oder fotoelektrische Wandler-Drehzahlgeber sind. Diese Drehzahlgeber 31, 32, 33 und 34 erfassen die Drehzahl des entsprechenden Rads und geben jeweils Meßsignale SVa, SVb, SVc und SVd an eine Eingabeeinheit 96 ab.

Die linken und rechten Vorder- und Hinterräder 1, 2, 11 und 12 werden mittels eines hydraulischen Bremssystems verlangsamt oder angehalten, das für die Räder 1, 2, 11 und 12 jeweils Radzylinder 41, 42, 43 bzw. 44 aufweist.

Durch die Betätigung eines Bremspedals 46 werden die Radzylinder 41, 42, 43 und 44 mit Bremsöldruck beaufschlagt. Wenn das Bremspedal 46 gedrückt wird, wird in einem mit dem Bremspedal 46 verbundenen Hauptbremszylinder 47 Bremsöldruck erzeugt, der für das Beaufschlagen der Radzylinder 41, 42, 43 und 44 entsprechend einem Ausgangssignal einer elektronischen Steuereinheit 50 mittels einer Betätigungs- bzw. Einstellvorrichtung 48 geregelt wird.

Nachfolgend wird der Aufbau der Einstellvorrichtung 48 erläutert.

Gemäß Fig. 3 wird von einem Überlauf-Zumessungsventil 51 in der Einstellvorrichtung 48 das Bremsöl aus dem Hauptbremszylinder 47 aufgenommen, verteilt und in eine Bremsölleitung 52 für die Vorderräder und eine Bremsölleitung 53 für die Hinterräder geleitet. Das Zumessungsventil 51 verteilt den Bremsöldruck für die vorderen und die hinteren Räder auf geeignete Weise derart, daß die Bremskraft der Räder gleich wird.

Die Bremsölleitung 52 für die Vorderräder ist in zwei Leitungen für das linke Vorderrad 1 bzw. das rechte Vorderrad 2 aufgezweigt. Die beiden Leitungen sind im weiteren zu vier Durchlässen aufgezweigt, die jeweils mit Rückschlagventilen 54 und 55 bzw. Wechselventilen 56 und 57 versehen sind und die zu den Radzylindern 41 und 42 an dem linken Vorderrad 1 bzw. dem rechten Vorderrad 2 führen. Die Wechselventile 56 und 57 sind Ventile mit drei Stellungen und drei Anschlüssen, nämlich einem Einlaß und zwei Auslässen. Einer der beiden Auslässe ist mit einem Durchlaß verbunden, der über ein Rückschlagventil 59 zu einer Elektropumpe 60 führt. Dieser Durchlaß führt auch zu einem Vorratsbehälter 62. Die Elektropumpe 60 gibt an ihrem Auslaß das Öl unter hohem Druck über ein Rückschlagventil 63 in den Durchlaß stromauf der Wechselventile 56 und 57 der Bremsölleitung 52 ab.

Andererseits unterscheidet sich die Bremsölleitung 53 für das linke Hinterrad 11 und das rechte Hinterrad 12 von der Bremsölleitung 52 darin, daß das Bremsöl über nur eine Leitung zu den Radzylindern 43 und 44 der Hinterräder 11 und 12 geleitet wird. Das Bremsöl gelangt über einen Durchlaß mit einem Rückschlagventil 72 und einen Durchlaß mit einem Wechselventil 76 zu den Radzylindern 43 und 44. Ein Rückschlagventil 79, eine Elektropumpe 80, ein Vorratsbehälter 82 und ein Rückschlagventil 83 für die Bremsölleitung 53 haben die gleiche Gestaltung wie das Rückschlagventil 59, die Elektropumpe 60, der Vorratsbehälter 62 und das Rückschlagventil 63 für die Vorderrad-Bremsölleitung 52.

Die Wechselventile 56, 57 und 76 sind elektromagnetische Dreiwegeventile, die in drei Steuerstellungen geschaltet werden können, nämlich eine Stellung a, bei der der Einlaß mit einem der beiden Auslässe verbunden ist, eine Stellung b, bei der der Einlaß und die Auslässe voneinander getrennt sind und eine Stellung c, bei der die beiden Auslässe miteinander verbunden sind. Wenn die Wechselventile 56, 57 und 76 in die Stellung a geschaltet sind, gelangt jeweils das von dem Zumessungsventil 51 verteilte Bremsöl aus dem Hauptbremszylinder 47 oder das von der Elektropumpe 60 bzw. 80 abgegebene Drucköl über das Wechselventil 56, 57 bzw. 76 zu den Radzylindern 41, 42, 43 und 44. Infolgedessen steigt der jeweilige Bremsöldruck in den Radzylindern 41, 42, 43 und 44 an, wenn das Bremspedal 46 gedrückt wird oder wenn die Elektropumpe 60 bzw. 80 arbeitet. Wenn andererseits die Wechselventile 56, 57 und 76 in die Stellung b geschaltet sind, bei der alle Anschlüsse voneinander getrennt sind, bleiben die Bremsöldrücke in den Radzylindern unverändert. Wenn jedoch das Bremspedal 46 nahezu oder ganz freigegeben wird, wodurch der durch den Hauptbremszylinder 47 erzeugte Bremsöldruck abfällt, kehrt das Bremsöl über die Rückschlagventile 54, 55 und 73 zu dem Hauptbremszylinder 47 zurück. Wenn die Wechselventile 56, 57 und 76 in die Stellung c geschaltet sind, bei der die Auslässe miteinander verbunden sind, strömt das Bremsöl aus den Radzylindern 41, 42, 43 und 44 zu den Vorratsbehältern 62 und 82. Dementsprechend sinkt der jeweilige Bremsöldruck in den Radzylindern 41, 42, 43 und 44 ab. Andererseits wird von den Elektropumpen 60 und 80 das Bremsöl aus den Vorratsbehältern 62 und 82 herausgepumpt und zu dem Hauptbremszylinder 47 zurückgedrückt.

Für die nachfolgend beschriebene Antiblockierregelung werden die Wechselventile 56, 57 und 76 und die Elektropumpen 60 und 80 durch die elektronische Steuereinheit 50 geschaltet, betätigt und gesteuert. Für die Antiblockierregelung werden von den Drehzahlgebern 31, 32, 33 und 34 an den Vorderrädern 1 und 2 und den Hinterrädern 11 und 12 jeweils der angeschlossenen elektronischen Steuereinheit 50 die Meßsignale SVa, SVb, SVc und SVd zugeführt.

Anhand der Fig. 3 wird nun der Aufbau der elektronischen Steuereinheit 50 und der elektrischen Schaltung für ein Bremskraftregelsystem erläutert.

Die Steuereinheit 50 enthält eine Zentraleinheit (CPU) 91, einen Festspeicher (ROM) 92, einen Schreib/Lesespeicher bzw. Arbeitsspeicher (RAM) 93 und einen Zeitgeber 94 sowie auch die Eingabeeinheit 96 für die Aufnahme von Signalen von außen und eine Ausgabeeinheit 97 für das Zuführen von Signalen zu der Einstellvorrichtung 48. Die Eingabeeinheit 96 und die Ausgabeeinheit 97 sind über eine Sammelleitung 99 mit der Zentraleinheit 91, dem Festspeicher 92, dem Arbeitsspeicher 93 und dem Zeitgeber 94 verbunden.

Da die Drehzahlgeber 31, 32, 33 und 34 an die Eingabeeinheit 96 angeschlossen sind, kann über diese die Zentraleinheit 91 Raddrehzahlen Vn der Räder 1, 2, 11 und 12 einlesen.

Andererseits sind an die Ausgabeeinheit 97 die jeweiligen Solenoidspulen der Wechselventile 56, 57 und 76 angeschlossen.

Wenn die Antiblockierregelung beginnt, werden von der Zentraleinheit 91 über die Ausgabeeinheit 97 die Solenoidspulen der Wechselventile 56, 57 und 76 geschaltet, wodurch diese in eine der Stellungen a, b oder c geschaltet werden. Ferner werden während der Antiblockierregelung von der Zentraleinheit 91 über die Ausgabeeinheit 97 die Elektropumpen 60 und 80 betrieben.

Wenn das Bremspedal 46 betätigt wird, wird in der elektronischen Steuereinheit 50 wiederholt die Antiblockierregelroutine gemäß dem Ablaufdiagramm in Fig. 4 ausgeführt. Von der Steuereinheit 50 werden die Drehzahlen der Räder 1, 2, 11 und 12 erfaßt, Störkomponenten aus den erfaßten Drehzahlen ausgeschieden, Radbeschleunigungen An berechnet, gemäß den Radbeschleunigungen An Radschlupfwerte ermittelt, nach Erfordernis Einstellungen des Bremsöldrucks vorgenommen und auf diese Weise die Bremskräfte der Räder gesteuert.

Anhand des Ablaufdiagramms in Fig. 4 werden nun die Antiblockierregelroutine und die in der Radumdrehungswert-Recheneinrichtung ausgeführten Prozesse erläutert.

Wenn die Routine nach Fig. 4 beginnt, werden bei einem Schritt 100 über die Eingabeeinheit 96 die Meßsignale SVa, SVb, SVc und SVd aus den Drehzahlgebern 31, 32, 33 und 34 eingelesen. In dem Ablaufdiagramm ist mit dem Zusatz "n" jeweils die Abtast- bzw. Abfrage-Aufeinanderfolge bezeichnet. Während n die gegenwärtige Messung oder Berechnung anzeigt, ist mit n-1 die vorangehende Messung oder Berechnung dargestellt. Aus den bei dem Schritt 100 eingelesenen Meßsignalen SVa, SVb, SVc und SVd werden bei einem Schritt 110 die Raddrehzahlen Vn der Räder 1, 2, 11 und 12, eine Zeiteinheit ΔT und Radbeschleunigungen An für die Zeiteinheit ΔT berechnet. Die Raddrehzahl Vn wird unter Anwendung der nachstehenden Gleichung (3) als Anzahl von Impulssignalen Pn berechnet, die in einer vorbestimmten Zeit Tn aus den Drehzahlgebern 31, 32, 33 und 34 zugeführt werden. Die Zeiteinheit ΔT ist ein Mittelwert, die gemäß der Gleichung (4) durch das Teilen der Summe aus der vorbestimmten Zeit Tn und der vorangehenden vorbestimmten Zeit Tn-1 durch "2" erhalten wird. Die Radbeschleunigung An ist eine momentane Radbeschleunigung zum Zeitpunkt n, die gemäß der Gleichung (5) als Änderung der Raddrehzahl je Zeiteinheit ΔT ermittelt wird. In den Gleichungen (3), (4) und (5) sind Kv und Ka Koeffizienten, die sich entsprechend der Art oder dem Aufbau der Rechnereinrichtung ändern.

Vn = Kv · Pn/Tn (3)

ΔT = (Tn + Tn-1)/2 (4)

An = Ka · (Vn - Vn-1)/ΔT (5)

Nachdem die momentane Radbeschleunigung An bestimmt ist, werden bei einem Schritt 120 und nachfolgenden Schritten in einem Digitalfilterprozeß Störkomponenten aus der Radbeschleunigung ausgeschieden, die von den Meßsignalen SVa, SVb, SVc und SVd ausgehend berechnet wurde. Der Digitalfilterprozeß ist durch Gleichungen (2), (7), (8) und (9) dargestellt. Das Digitalfilter ist eine hochgradige Verbesserung des Tiefpaßfilters.

In diesen Gleichungen haben Bn-1 und Cn-1 den Anfangswert "0", während der Anfangswert von Dn-1 gleich dem erfaßten Wert An ist.

Die Gleichungen (6) bis (9) werden durch Hinzufügen einer Zwischengleichung Cn=K 2 Bn zu der erläuterten Gleichung (2) abgeleitet. In den Gleichungen (6) bis (9) wird der gleiche Koeffizient K 2 wie in der Gleichung (2) benutzt. Die Koeffizienten K 0, K 1 und K 2 entsprechen der Gleichung K 0=K 1 (1-K 2). Wenn der Absolutwert des Summenwerts Bn der Beschleunigungsdifferenzen gleich einem vorbestimmten Wert K 3 ist oder diesen übersteigt, wird mit K 3 das Ausmaß der Abweichung hinsichtlich der Beschleunigung unterdrückt bzw. herabgesetzt. Ein Proportionalitätskoeffizient K 4 bestimmt die Anstiegsrate der Änderung Cn, wenn der Absolutwert des Summenwerts Bn gleich dem vorbestimmten Wert K 3 ist oder diesen übersteigt. Ein Begrenzungswert K 5 bestimmt einen Höchstwert der Änderung Cn.

Der Wert der Koeffizienten K 1 bis K 5 ändert sich mit dem Rechenzyklus und der Radimpulsanzahl.

Der Zusammenhang der Gleichungen (2) und (6) mit ihren Zwischengleichungen ist folgender:

Bn = K 0 · Bn-1 + (An - Dn-1) , (2)

wenn in diese Gleichung (2) die Gleichung K 0=K 1 (1- K 2) eingesetzt wird, ergibt sich folgende Gleichung:

Bn = K 1 (1 - K 2) · Bn-1 + (An - Dn-1)
= K 1 (Bn-1 - K 2 · Bn-1) + (An - Dn-1) .

Da Cn=K 2 · Bn gilt, ergibt sich folgende Gleichung:

Bn = K 1 (Bn-1 - Cn) + (An - Dn-1) . (6)

In diesen Gleichungen ist Bn-1 der vorangehende Rechenwert und Bn der gegenwärtige Rechenwert.

Gemäß der Darstellung in den Gleichungen (6) bis (9) werden bei dem Digitalfilterprozeß die Differenzen zwischen der berechneten Radbeschleunigung An und einer vorangehend veranschlagten Beschleunigung bzw. einem vorangehenden Rechenwert Dn-1 in einer vorbestimmten Rate bzw. einem vorbestimmten Takt gespeichert. Sobald der Absolutwert des Summenwerts Bn ansteigt, wird die Anstiegsrate der Änderung Cn verringert. Die veranschlagte Beschleunigung Dn wird unter Anwendung der Änderung Cn fortgeschrieben. Die Gleichung (7) zeigt an, daß gemäß Fig. 5 dann, wenn der Absolutwert des Summenwerts Bn der Beschleunigungsdifferenzen monoton abfällt, die Änderung Cn auf "0" zurückgestellt wird, wodurch der Filterprozeß beendet wird. Infolgedessen wird die geschätzte bzw. veranschlagte Beschleunigung Dn nicht fortgeschrieben, während Welligkeitskomponenten hinsichtlich der Radbeschleunigung An wirkungsvoll auf ein Mindestmaß herabgesetzt sind. Die Gleichung (8) bestimmt die Änderung Cn, mit der die veranschlagte Beschleunigung Dn fortgeschrieben wird, und zwar in der Weise, daß die Anstiegsrate der Änderung Cn abnimmt, wenn der Absolutwert der Änderung Cn zunimmt. Gemäß der Gleichung (8) haben eine den Summenwert Bn darstellende Rechenvariable Xn und die Änderung Cn den in Fig. 6 gezeigten Zusammenhang.

Die Schritte 120 bis 200 in Fig. 4 betreffen den Digitalfilterprozeß. Bei dem Schritt 120 wird unter Anwendung der Gleichung (6) der Summenwert Bn der berechneten Radbeschleunigung An und der veranschlagten Radbeschleunigung Dn berechnet. Bei Schritten 130, 140 und 145 wird die Änderung des Summenwerts Bn mit "0" verglichen, um zu ermitteln, ob der Absolutwert des Summenwerts Bn monoton ansteigt oder abnimmt. Bei Schritten 150 und 155 wird unter Anwendung der Gleichung (7) die Variable Xn bestimmt. Bei Schritten 160, 165, 170, 175, 180, 190 und 195 wird entsprechend der Variablen Xn die Änderung Cn bestimmt. Bei dem Schritt 200 wird die veranschlagte Beschleunigung bzw. der Rechenwert Dn gemäß der Gleichung (9) entsprechend der Änderung Cn fortgeschrieben bzw. auf den neuesten Stand gebracht.

Bei einem Schritt 210 wird ermittelt, ob der Radzylinderdruck erhöht, aufrechterhalten oder vermindert werden soll. Auf diese Weise werden die Bremskräfte der Räder 1, 2, 11 und 12 entsprechend der veranschlagten Beschleunigung Dn, der Raddrehzahl Vn und der Radbeschleunigung An geregelt. Wenn das Bremspedal 46 zu stark gedrückt wird, fällt verglichen mit der Fahrzeuggeschwindigkeit die Raddrehzahl Vn ab, wobei die Radbeschleunigung An unter einen Normalwert absinkt. Daraus wird ermittelt, daß die Fahrzeugräder blockieren, so daß dann bei einem Schritt 220 durch das Umschalten der Wechselventile 56, 57 und 76 in die Stellung c der Druck in den Radzylindern 41, 42, 43 und 44 gesenkt wird. Wenn andererseits der Druck in den Radzylindern 41, 42, 43 und 44 derart gesenkt ist, daß die Raddrehzahl Vn und die Radbeschleunigung An wieder die Normalwerte bzw. Sollwerte erreicht haben, wird bei einem Schritt 230 durch das Umschalten der Wechselventile 56, 57 und 76 in die Stellung b der Druck in den Radzylindern 41, 42, 43 und 44 aufrechterhalten. Wenn die Raddrehzahl Vn einen durch die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmten Normalwert für das Aufrechterhalten des Drucks übersteigt oder wenn die Radbeschleunigung einen Brems-Normalwert übersteigt, wird bestimmt, daß der Druck in den Radzylindern 41, 42, 43 und 44 erhöht werden muß, um die Bremskraft zu verstärken; daher wird bei einem Schritt 240 durch das Umschalten der Wechselventile 56, 57 und 76 in die Stellung a der Druck in den Radzylindern 41, 42, 43 und 44 erhöht. Nach dem Vermindern, Aufrechterhalten oder Erhöhen des Drucks schreitet der Prozeß zu einem nachfolgenden Prozeß "NEXT" weiter, wodurch ein Zyklus dieser Regelroutine beendet ist.

In der Recheneinrichtung für das Berechnen der Radumdrehungswerte wird gemäß der Gleichung (8) die Anstiegsrate der Änderung Cn entsprechend der Amplitude der Störkomponente in der direkt aus der Raddrehzahl berechneten Radbeschleunigung An geändert, der Wert des Koeffizienten K 2 in der Gleichung (6) geändert, auf diese Weise eine Verlängerung der Verzögerungszeit unterdrückt und die Störkomponente wirkungsvoll ausgeschieden bzw. unterdrückt. Wenn sich der Wert des Koeffizienten K 2 ändert, wird die Änderung Cn unterdrückt, wenn die Variable Xn in der Gleichung (8) groß ist. In der Gleichung (7) wird der Koeffizient K 2 verringert.

Die veranschlagte bzw. geschätzte Beschleunigung Dn wird gemäß der Darstellung in den Fig. 7A bis 7E unter Änderung der Koeffizienten K 1, K 2, K 3 und K 4 berechnet. Wenn die Störkomponente verringert ist, wird gemäß der Darstellung in Fig. 7A und 7B die Verzögerungszeit T bis zur Erfassung, daß die veranschlagte Beschleunigung Dn unter den Schwellenwert Gth abfällt, im Vergleich zu der in Fig. 12C gezeigten Verzögerungszeit bei dem Stand der Technik kürzer, selbst wenn der Koeffizient K 4 "0" ist. Auch wenn der Absolutwert des Summenwerts Bn der Beschleunigungsdifferenzen den vorbestimmten Wert K 3 übersteigt und die Anstiegsrate der Änderung Cn auf "0" gesetzt wird, wird die Verzögerungszeit T verkürzt. Da in der Recheneinrichtung wirkungsvoll die Störkomponenten aus den berechneten Werten ausgeschieden werden, wird die Verzögerungszeit T auf ein Mindestmaß verkürzt. Wenn durch den Koeffizienten K 4 bestimmt ist, daß die Anstiegsrate der Änderung Cn "0" übersteigt, wird gemäß der Darstellung in den Fig. 7C bis 7E die Störkomponente gleichfalls wirkungsvoll unterdrückt, wobei die Verzögerungszeit T im Vergleich zu dem Stand der Technik kürzer wird.

Wenn K 1 gleich 0,857 ist, K 2 gleich 0,13 ist, K 3 gleich 0,2 ist und K 4 gleich 0,1 ist, bleibt im wesentlichen gemäß Fig. 8A bis 8D unabhängig von der Periode und der Amplitude der Störkomponente die Zeit bis zum Abfallen der veranschlagten Beschleunigung Dn unter den Schwellenwert Gth unverändert, wodurch ein schnelles Ansprechen sichergestellt ist, wobei die Störkomponente wirkungsvoll ausgeschaltet ist. Wenn K 3 gleich 0,1 ist und K 4 gleich 0,15 ist, kann gemäß der Darstellung in Fig. 9 die Radbeschleunigung auch dann richtig eingeschätzt bzw. veranschlagt werden, wenn die Räder 1, 2, 11 und 12 exzentrisch sind.

Da die Antiblockierregeleinheit die Recheneinrichtung für das Berechnen der Radumdrehungswerte enthält, können von der Antiblockierregeleinheit die Bremskräfte der Räder 1, 2, 11 und 12 unter Heranziehen der Radbeschleunigung Dn gesteuert werden, die auf genaue Weise und schnell berechnet und bewertet bzw. veranschlagt ist. Gemäß Fig. 10A können Änderungen der Radbeschleunigung Dn, die durch die Antiblockierregelung gegenüber einer mittleren, auf einer ebenen bzw. glatten Fahrbahn verursacht sind, von der Störkomponente unterschieden werden. Gemäß Fig. 11 kann die sich aus der Vertikalbewegung der Fahrzeugräder auf einer Fahrbahnunebenheit ergebende Änderung der Radbeschleunigung Dn als Störkomponente unterdrückt werden. Infolgedessen kann im Vergleich zu dem Verfahren nach dem Stand der Technik, bei dem gemäß der Darstellung durch eine gestrichelte Linie L in Fig. 10A und 11 der "gleitende" bzw. "bewegte" Mittelwert gebildet wird, die den Bremszustand an den Fahrzeugrädern wiedergebende Radbeschleunigung genauer und schneller erfaßt werden.

Gemäß der Darstellung durch eine gestrichelte Linie J in Fig. 10B hat die Beschleunigungsmeßeinrichtung nach dem Stand der Technik auch dann eine längere Verzögerungszeit, wenn die Anzahl N der Daten für die "bewegte" bzw. "gleitende" Mittelwertbildung erhöht ist. Gemäß der Darstellung durch die ausgezogene Linie in Fig. 10B verändert bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Amplitude der Störkomponente automatisch die Anzahl der Beschleunigungsdaten. Damit wird bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Verzögerungszeit verkürzt und die Störkomponente unterdrückt. Im einzelnen wird dann, wenn der Summenwert Bn zunimmt, das Anstiegsverhältnis bzw. die Anstiegsrate der Änderung Cn verringert. Wenn die Amplitude der Störkomponente zunimmt, wird die Differenz zwischen An und Dn sowie auch die Differenzensumme bzw. der Summenwert Bn größer. Das heißt, durch das Verringern der Anstiegsrate der Änderung Cn wird die Anzahl der Daten für die Mittelwertbildung erhöht. Wenn andererseits die Amplitude der Störkomponente abnimmt, wird die Anstiegsrate der Änderung Cn vergrößert und die Anzahl der Daten verringert.

Mit der Antiblockierregeleinheit mit der Recheneinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel wird die Einstellvorrichtung 48 zu einer geeigneten Steuerung der Bremskräfte der Räder 1, 2, 11 und 12 gesteuert und eine Bremsstrecke erzielt, die derjenigen auf einer ebenen Fahrbahn nahe kommt. Die Bremskräfte können beispielsweise dadurch genau gesteuert werden, daß eine Beeinflussung der Beschleunigungen durch Fahrzeughöhenänderungen verhindert wird, die durch das Bremsnicken des Fahrzeugs während des Bremsens verursacht werden. Andererseits wird durch das Ausscheiden der Störkomponenten aus den ermittelten Beschleunigungen eine gleichförmige Bremskraftregelung erreicht, da die Wechselventile 56, 57 und 76 nicht sehr häufig zur Verringerung des Drucks in den Radzylindern 41, 42, 43 und 44 umgeschaltet werden. Da die Wechselventile 56, 57 und 76 nicht so oft betätigt werden müssen, wird damit die Lebensdauer bzw. Betriebsdauer der Antiblockierregeleinheit verbessert. Durch das Ausscheiden der Störkomponenten aus den ermittelten Beschleunigungen führt die Antiblockierregeleinheit eine schnellere Regelung aus.

Die Einrichtung für das Berechnen der Radumdrehungswerte kann auch dann verwendet werden, wenn Raddrehzahlen aus Raddrehwinkeln berechnet oder Beschleunigungen für eine Bodenhaftungs- bzw. Antriebsschlupfregelung berechnet oder veranschlagt werden.

Es wird eine Recheneinrichtung für das Berechnen von Fahrzeugradumdrehungswerten angegeben, in der Parameter wie die Anzahl von Radumdrehungen und die Raddrehzahl ermittelt werden, Differenzen zwischen vorangehenden Rechenwerten und den ermittelten Parametern oder anderen, aus den Parametern berechneten Parametern wie den Raddrehzahlen und Radbeschleunigungen ermittelt werden, die Differenzen in einer vorbestimmten Rate gespeichert werden, Änderungen bestimmt werden und die Rechenwerte gemäß den bestimmten Änderungen fortgeschrieben werden. Da die Änderungen derart bestimmt werden, daß die Anstiegsrate der Änderungen abnimmt, sobald die Summenwerte der Differenzen ansteigen, wird eine Verzögerungszeit auf ein Mindestmaß verkürzt, während zugleich Störkomponenten ausgeschieden werden, so daß die Umdrehungswerte für die Fahrzeugräder auf genaue Weise ausgewertet werden. Durch das Heranziehen der Rechenwerte können eine Antiblockierregelung, eine Antriebsschlupfregelung und andere Regelvorgänge auf wirkungsvolle Weise selbst dann ausgeführt werden, wenn sich die Fahrzeugräder auf einer Fahrbahnunebenheit vertikal bewegen oder wenn die Fahrzeugräder exzentrisch sind. Infolgedessen kann die Bremsstrecke verkürzt werden, wobei die Bremswirkung und die Dauerhaftigkeit der Regeleinheiten verbessert sind.

Claims

1. Recheneinrichtung zum Berechnen von dynamischen Radwerten, wie sie insbesondere bei Antiblockier- oder Vortriebsregelungen verwendet werden, mit
einem Sensor (31, 32, 33, 34) zum Messen einer Radumdrehuung, dessen Werte (SV) in eine Radgeschwindigkeit (V_n) umgerechnet werden,
einer Parameterrecheneinrichtung zum Berechnen der Radverzögerung/-beschleunigung (A_n),
einer Störunterdrückungseinrichtung zum Ausscheiden von Störkomponenten aus dem ermittelten Signal für den Erhalt eines Rechenwertes (D_n),
einer Differenzenermittlungseinrichtung (M₂) zum Ermitteln einer Differenz zwischen der berechneten Radverzögerung/-beschleunigung (A_n) und einem vorangehenden Rechenwert (D_n-1),
einer Differenzensummiereinrichtung (M₃) zum Aufaddieren der durch die Differenzenermittlungseinrichtung (M₂) ermittelten Differenzen in einem vorbestimmten Takt,
einer Änderungsbestimmungseinrichtung (M₄) zum Bestimmen einer Änderung (C_n) des Rechenwertes (D_n-1) anhand eines Absolutwerts (B_n) der durch die Differenzensummiereinrichtung (M₃) aufaddierten Differenzen und
einer Rechenwertfortschreibungseinrichtung (M₅) zum Fortschreiben des Rechenwerts (D_n) entsprechend der durch die Änderungsbestimmungseinrichtung (M₄) bestimmten Änderungen (C_n) nach der Gleichung D_n = D_n-1 + C_n
dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegsrate der Änderung (C_n) verringert wird, wenn der Absolutwert (B_n) der durch die Differenzensummiereinrichtung (M₃) aufaddierten Differenzen zunimmt.

2. Recheneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzensummiereinrichtung (M₃) die Differenzensumme gemäß der Gleichung B_n = K₁ · (B_n-1 - C_n-1) + (A_n - D_n-1)berechnet, wobei (B_n) die Differenzensumme ist, (K₁) eine gegebenenfalls veränderte Konstante ist, (B_n-1) die vorangehende Differenzensumme ist, (C_n-1) die vorangehende Änderung ist, (A_n) die berechnete Radverzögerung/-beschleunigung ist und (D_n-1) der vorangehende Rechenwert ist.

3. Recheneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsbestimmungseinrichtung (M₄) eine Einrichtung zum Bestimmen der Änderung (C_n) durch Multiplizieren der Differenzensumme (B_n) mit Koeffizienten und eine Einrichtung zum Vermindern der Koeffizienten in dem Fall enthält, daß der Absolutwert der Differenzensumme (B_n) einen vorbestimmten Wert übersteigt.

4. Recheneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsbestimmungseinrichtung (M₄) eine Einrichtung zum Bestimmen der gegenwärtigen Änderung (C_n) nach Gleichungen aufweist, in denen (X_n) eine Variable ist, (ΔB_n) eine nach der Gleichung ΔB_n = B_n - B_n-1 bestimmte Differenz ist und (K₂) eine gegebenenfalls veränderte Konstante ist.

5. Recheneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsbestimmungseinrichtung (M₄) eine Einrichtung für das Bestimmen der gegenwärtigen Änderung (C_n) nach einer der Gleichungen aufweist, in denen K₃, K₄ und K₅ gegebenenfalls veränderte Konstanten sind und ±K_5′ gemäß der Gleichung± K_5′ = ± K₃ + K₄ · (K₅ - K₃)bestimmt ist.

6. Recheneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsbestimmungseinrichtung (M₄) eine Tabelle hat, gemäß der die Anstiegsrate der Änderung (C_n) verringert wird, wenn der Absolutwert der mittels der Differenzensummiereinrichtung (M₃) aufaddierten Differenzensumme zunimmt.

7. Recheneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenwertfortschreibeeinrichtung (M₅) eine Tabelle hat, gemäß der der gegenwärtige Rechenwert (D_n) im Zusammenhang mit dem vorangehenden Rechenwert (D_n-1) und der gegenwärtigen Änderung (C_n) bestimmt wird.

8. Recheneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechenwert zur Antiblockierregelung der Fahrzeugräder herangezogen wird.

9. Recheneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechenwert zur Antriebsschlupfregelung der Fahrzeugräder herangezogen wird.