DE4038079A1 - Fahrzeug mit einem antiblockierregler - Google Patents

Fahrzeug mit einem antiblockierregler

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Description

Stand der Technik
Ein gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgerüstetes Fahrzeug ist aus der DE OS 38 26 982 bekannt. Dort werden die Bremsdrücke an den getrennt geregelten Rädern einer Achse gemessen und deren Differenz ΔP unter Aussparung einer Totzone bei niedrigem ΔP zur Gewinnung eines Lenkwinkels δ=K·ΔP benutzt. Nach oben ist der Lenkwinkel auf einen Grenzwert begrenzt (Fig. 8A). Es sind auch verschiedene Korrekturmöglichkeiten zur Verbesserung des Lenkwinkelver­ laufs in Abhängigkeit von ΔP vorgesehen (Fig. 8B und 8C), wobei gemäß Fig. 8 eine Korrektur in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgenommen wird.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1 und Anspruch 9 und die Weiter­ bildungen gemäß den andern Ansprüchen optimieren die angestrebte Kompensa­ tion des Giermoments auf Fahrbahnen mit unterschiedliche Griffigkeit (µ-Split). Die häufig angewandte Giermomentenaufbauverzögerung, die bekanntlich den Brems­ weg verlängert, kann bei Anwendung der Kompensation durch einen Lenkeingriff entfallen. Auch ist es nunmehr möglich, statt nach select low geregelten Hinter­ rädern eine modifizierte Einzelradregelung an den Hinterrädern zu benutzen, wo­ bei das high-Rad bei unterschiedlichem µ einen höheren Bremsdruck erhält und Ge­ winn an Bremskraft bringt.
Die Erfindung wird bei Vorhandensein einer Hinterachslenkung dort angewendet, jedoch kann der Kompensationslenkwinkel 6 auch dem Vorderradlenkwinkel über­ lagert werden. Die Hinterradlenkung kann auch noch für andere Zwecke z. B. Ver­ besserung des fahrdynamischen Verhaltens zum Einsatz kommen, so daß auch hier der Kompensationswinkel δGMK überlagert wird.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Kompensationsschaltung,
Fig. 2 bis 4 Diagramme.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fig. 1, wird auf die Kompensation des Bremsgiermoments durch eine Hinterachslenkung bei select-low gebremster Hinter­ achse eingegangen.
Die Bremsdrücke in den Vorderrädern liefern in erster Näherung ein Maß für die ausgenutzte Bremskraft, die Differenz Δp der Drücke folglich ein Maß für das Bremsgiermoment. Der Hinterachslenkwinkel Δ erzeugt ein entgegengesetztes Moment um die Fahrzeughochachse, welches bei geeigneter Auslegung das Bremsgiermoment kompensiert. Der stationäre Zusammenhang zwischen δ und Δp wird durch den Pro­ portionalitätsfaktor kp beschrieben.
Da während einer ABS-Bremsung die Bremsdrücke ständig moduliert werden, würde eine Hinterachslenksteuerung mit ausschließlich o.g. Proportionalität sehr un­ ruhig reagieren. Deshalb wird eine Filterung vorgesehen, bevor die Druckdiffe­ renz berechnet wird. Diese Differenz muß erst einmal eine signifikante Schwelle (Totzone) überwinden, bevor die Steuerung aktiv wird; auch diese Maßnahme soll Lenkunruhe bei kleinen Störungen vermeiden.
Die Filterung der gemessenen Bremsdrücke Pv1 und Pvr erfolgt zweistufig.
Im Vorfilter 1 bzw. 1′ sollen Störungen durch das Meßrauschen (Peaks, A/D- Fehler) unterdrückt werden, was durch eine variable Begrenzung der Druckän­ derungsrate erreicht wird. Die Anstiegsbegrenzung bleibt bei häufigem Wechsel von Druckaufbau und -abbau bei kleinen Werten, bei einer Änderung mit gleichem Vorzeichen über einen längeren Zeitraum hinweg wird sie kontinuierlich bis zu einem Maximalwert erhöht.
Die Abbaufilter 2 bzw. 2′ sind speziell auf die Zusammenhänge zwischen ABS- Regelzyklen (ABS-Regelzyklen mit Pulsreihen) und Hinterradlenkung ausgerichtet. Damit der Hinterradlenkwinkel den Drucksprüngen insbesondere in den Druckabbau­ phasen nicht direkt folgt, wird ein Absinken der gefilterten Bremsdrücke beim ersten Druckabbau nach einer Druckanstiegsphase nur sehr langsam zugelassen. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit (z. B. 100 msek) wird die Zeitkonstante des Tiefpasses umgeschaltet, so daß sich der gefilterte Wert (Ausgang von Block 2 bzw. 2′) schneller an die Ausgangsgröße des Vorfilters 1 (1′) annähert.
Der gemessene Druck sowie der Zwischenwert und der gefilterte Druck sind in Fig. 2 dargestellt.
Danach wird aus den gefilterten Bremsdrücken PVlf und PVrf in einem Subtrahierer 3 die Differenz der Ausgangsgrößen der Filter 2 bzw. 2′ gebildet, welche nach Überschreiten einer toten Zone 4 die Eingangsgröße f(Δp) für Steuerungsverstär­ ker 5 und 6 liefert, deren Ausgangssignale im Addierer 7 zum Lenkwinkel 6 sum­ miert werden.
Die Steuerung besteht im wesentlichen aus einem konstanten Anteil
δp = f(Δp) · kp (Block 5).
Durch die Filterung, die tote Zone und die Dynamik des Lenkstellers baut sich zunächst eine Gierbewegung auf, welche auch bei idealer Auslegung der Verstär­ kung kp erhalten bleibt. Deshalb wird bei Beginn des Steuereingriffs noch ein zeitvariabler Anteil
δv = f(Δp) · kv (Block 6).
berechnet.
Der Faktor kv wird auf einen bestimmten Wert gesetzt, wenn die Differenz der ge­ filterten Drücke die tote Zone überschreitet und klingt dann kontinuierlich ab.
Beim Zuschalten der Steuerung wird also der Hinterradlenkwinkel sichtbar über­ höht, so daß die Giergeschwindigkeit ihr Vorzeichen wechselt und der Gierwinkel so wieder reduziert wird. Der Fahrer muß in diesem Fall praktisch nicht mehr eingreifen. Über den gesamten Bremsvorgang gesehen nimmt die Giergeschwindigkeit nur sehr kleine Werte an, die Unstetigkeiten durch die ABS-Regelzyklen werden also weitgehend kompensiert.
Sowohl bei kleinen als auch bei hohen Geschwindigkeiten verhindert die Gier­ momentenkompensation ein Ausbrechen des Fahrzeugs. Mit zunehmender Geschwin­ digkeit wird die Unterstützung durch sie deutlicher.
Bei Versuchen mit festgehaltenem Lenkrad bleibt der Spurversatz recht klein, ein Gierwinkel baut sich sehr langsam auf.
Wie schon oben gesagt kann die bisher eingesetzte Messung der vorderen Rad­ bremsdrücke auch durch einen Schätzalgorithmus ersetzt werden. Einer ist in der Patentanmeldung P 40 30 724.7 beschrieben, die als Anlage beigefügt ist. Die Filterung der Bremsdrücke kann dabei so vereinfacht werden, daß die Blöcke 1, 1′ entfallen.
Eine Beeinflussung des Vorderradlenkwinkels ist nach dem gleichen Prinzip möglich. Lediglich quantitative Unterschiede treten auf.
Die Einführung der zeitvariablen Verstärkung bringt bei unterschiedlichem Reibbeiwert auf verschiedenen Fahrzeugseiten wesentliche Vorteile, führt jedoch bei Vollbremsungen in der Kurve zu einem übersteuernden Verhalten des Fahrzeugs. Um diesen Nachteil zu vermeiden wird die Querbeschleunigung des Fahrzeugs mit herangezogen. Die Berücksichtigung der Querbeschleunigung, wie sie nun beschrie­ ben wird, setzt jedoch nicht die Gewinnung des Lenkwinkels gemäß dem obersten Zweig der Fig. 1 voraus.
Aus der gemessenen Querbeschleunigung by wird zunächst über die in Fig. 3 dargestellte Kennlinie (Block 8) ein Korrekturfaktor Kby bestimmt, der multi­ plikativ mit dem Hinterradlenkwinkel verknüpft wird (in 12).
Diese Kennlinie bewirkt, daß bei geringen Querbeschleunigungen, z. B. kleiner als 2 m/s2 die Kompensation unbeeinflußt bleibt (Kby=1), darüber eine querbe­ schleunigungsproportionale Abschwächung erfolgt, und bei sehr großen Querbe­ schleunigung, z. B. oberhalb von 8 m/s2 die Kompensation vollständig unterdrückt wird (Kby=0). Dieser Kennlinie liegt die Kenntnis zugrunde, daß bei µ-Split-Bremsungen die auftretenden Querbeschleunigungen sich ungefähr in dem Bereich ± 2 m/s2 bewegen.
Diese Kennlinie allein ist nicht ausreichend. Schwankungen der Querbeschleuni­ gung bei Werten |by| < 2 m/s2 (z. B. Vorzeichenwechsel von by beim gebremsten Spurwechsel) führen zu proportionalen Schwankungen des Korrekturfaktors und somit des Hinterradlenkwinkels, die als Unruhe spürbar sind. Nachteilig kommt dazu, daß diese Lenkwinkelschwankungen sich wiederum auf das by-Signal aus­ wirken. Eine geeignete Filterung des Korrekturfaktors ist daher notwendig. Sie muß aber gewährleisten, daß beim Aufbau einer Querbeschleunigung eine Abschwächung der GMK schnell erfolgt, jedoch bei bestimmter Fahrmanövern, z. B. Spurwechsel, nicht zu schnell wieder eingegriffen wird. Dies erreicht man mit zwei alternativen Tiefpässen 10 und 11 mit stark unterschiedlicher Zeitkonstan­ te. Die querbeschleunigungsabhängige Lenkwinkelkorrektur hat damit die in Fig. 1 in den Blöcken 8, 9, 10 und 11 dargestellte Form.
Typische Werte für die Zeitkonstanten der beiden alternativen Tiefpässe sind 10 ms bzw. 1000 ms.
Die Blöcke 9, 10 und 11 sollen folgenden Sachverhalt symbolisieren. Steigt die Querbeschleunigung und wird Kby kleiner so wird der Tiefpaß 10 mit der kleinen Zeitkonstante wirksam, d. h. der Ausgangswert Kby folgt dem Eingang aus Block 8 schnell und verkleinert den Lenkwinkel. Nimmt dagegen die Querbeschleu­ nigung ab und damit Kby zu, so folgt Kby dem Eingangswert aus Block 8 nur verzögert.
Mit diesen Maßnahmen wird eine Abschwächung der Giermomentenkompensation bei Kurvenbremsungen und gebremsten Spurwechseln auf hohen Reibwerten erreicht. Die verbleibenden Anteile des Hinterradlenkwinkels δGMK aus der Kompensation wirken sich nicht mehr nachteilig auf das Fahrverhalten aus.
Man kann die gemessene Querbeschleunigung durch eine aus den Lenkwinkeln und der Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. Tachosignal) nachgebildeten Größe ersetzen. Aus dem bekannten linearen Einspurmodell kann bei stationärer Betrachtung folgender Zusammenhang für die Querbeschleunigung hergeleitet werden:
mit
VX - Fahrzeuglängsgeschwindigkeit
δv - Vorderradlenkwinkel
dh - Hinterradlenkwinkel
1₀ - Radstand
Vch - charakteristische Geschwindigkeit
y,stat - geschätzte stationäre Beschleunigung
Dabei setzt sich Vch aus den Modellparametern wie folgt zusammen:
mit
m - Fahrzeugmasse
1v - Abstand Schwerpunkt - Vorderachse
1h - Abstand Schwerpunkt - Hinterachse
Cv - Schräglaufsteifigkeit Vorderachse
Ch - Schräglaufsteifigkeit Hinterachse
Mit den Parametern eines bestimmten Modells ergibt sich hieraus ein Wert für Vch von ca. 20 m/s.
Bei instationärem Fahrmanöver (gebremster Spurwechsel) zeigt sich, daß die auf Kreisfahrt abgestimmte stationäre Gleichung (1) zu hohe Querbeschleunigungen liefert. Aus diesem Grund wird ein dynamisches Glied (Tiefpaß mit Zeitkon­ stante Tby) nachgeschaltet (Block 13), welches die Fahrzeugdynamik berück­ sichtigt.
Bei der Realisierung von Gleichung (1) im Rechner bietet es sich an, den Anteil
als geschwindigkeitsabhängige Kennlinie abzulegen (Block 14). Gleichung (1) reduziert sich damit auf die Interpolation einer Kennlinie (in Block 14) so­ wie die Multiplikation des Ergebnisses mit der Differenz (δv-δh) (in Block 15). Die gesamte Querbeschleunigungskorrektur hat damit die im mittlerem Zweig in Fig. 1 dargestellte Form.
In der Schätzung der Querbeschleunigung ist, wie oben dargestellt, der Hinter­ radlenkwinkel δh als Eingangsgröße enthalten. Gleichzeitig wirkt die Schät­ zung auf einen Teil des Hinterradlenkwinkels, nämlich den GMK-Anteil, zurück. Damit hierbei keine Rückkopplungseffekte auftreten können, wird als Eingangs­ größe der Querbeschleunigungsschätzung lediglich der aus sonstiger Hinterrad­ lenk-Steuerung stammende Anteil des Hinterradlenkwinkels berücksichtigt.
Zur Unterdrückung des verstärkten Eindrehens am Ende einer Kurvenbremsung durch die Giermomentenkompensation wird ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhän­ giger Verstärkungsfaktor KVX multiplikativ überlagert.
Dessen beispielhafter Verlauf ist im Block 16 abgespeichert und in Fig. 4 dar­ gestellt. Oberhalb z. B. von 50 km/h bleibt der Verstärkungsfaktor unverändert auf Eins und im Bereich von z. B. 50 km/h bis 20 km/h wird er kontinuierlich auf Null abgebaut. Diese Maßnahme ist für µ-Split-Bremsungen von untergeordneter Be­ deutung, da Fahrzeuge mit ABS im unteren Geschwindigkeitsbereich keine Be­ herrschbarkeitsprobleme zeigen.
Dieser zusätzliche Faktor KVX wird im Multiplizierer 12 multiplikativ berück­ sichtigt. Der Lenkwinkel für die Giermomentenkompensation lautet somit ins­ gesamt:
δGMK = Kby · KVX · δ.

Claims (12)

1. Mit einem Antiblockierregler ausgerüstetes Kraftfahrzeug mit Einzelrad­ regelung wenigstens an einer Achse, bei dem das bei unterschiedlichem Reibbeiwert µ auf den beiden Fahrzeugseiten bei ABS-Regelung auftreten­ de Giermoment zumindest teilweise dadurch kompensiert wird, daß ein von der Differenz AP der getrennt eingeregelten Bremsdrücke abhängiger Kom­ pensation-Lenkwinkel δ am Hinterradlenksystem eingestellt, bzw. dem Vorderrad- oder Hinterradlenkwinkel überlagert wird, wobei die Abhän­ gigkeit des Lenkwinkels δ von der Differenz ΔP in einem vorgegebenen Bereich kleiner Bremsdruckdifferenzen 0 ist (Totzone) und danach auf einen vorgegebenen Wert anwächst, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelverstärkung jeweils nach Überschreiten der Totzone einen vorgege­ benen konstanten Wert annimmt und daß zum Zeitpunkt des Überschreitens der Totzone der konstanten Reglerverstärkung ein vorgegebener höherer Wert additiv überlagert wird, der nach einer vorgegebenen Zeitfunktion auf Null erniedrigt wird.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Abnahme gemäß einem expomentiellen Verlauf erfolgt.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsdrücke gemessen werden.
4. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brems­ drücke durch einen Schätzalgorithmus mit den Ausgangsdaten der ABS- Ventilansteuerzeiten geschätzt wird.
5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radbremsdrücke in einem Abbaufilter derart gefiltert werden, daß der gefilterte Bremsdruck dem dem Filter zugeführten Eingangswert bei fallendem Bremsdruck in einer Anfangsphase nicht oder nur in geringem Maße folgt und daß erst danach eine kontinuierliche Annäherung an den Eingangswert erfolgt.
6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abbaufilter ein weiteres Filter vorgeschaltet ist, das eine variable Begrenzung des Anstiegs des Ausgangswerts mit dem Eingangswert beinhaltet, wobei die Begrenzung von einem vorgegebenen Ausgangswert ausgehend bis auf einen maximalen Wert erhöht wird, wenn eine vorzeichengleiche Änderung des Eingangswerts über eine Zeitspanne anhält.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Lenkwinkel 6 mit einem von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Korrektfaktor KVX beaufschlagt wird, der bei kleinen Ge­ schwindigkeiten 0 ist, dann auf 1 anwächst.
8. Mit einem Antiblockierregler ausgerüstetes Kraftfahrzeug mit Einzelrad­ regelung wenigstens an einer Achse, bei dem das bei unterschiedlichem Reibbeiwert µ auf den beiden Fahrzeugseiten bei ABS-Regelung auftreten­ de Giermoment zumindest teilweise dadurch kompensiert wird, daß ein von der Differenz ΔP der getrennt eingeregelten Bremsdrücke abhängiger Kom­ pensationlenkwinkel δ dem Vorderrad- oder Hinterradlenkwinkel überla­ gert und/oder am Hinterradlenksystem eingestellt wird, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer­ beschleunigung by des Fahrzeugs ermittelt wird, daß in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung by in einer Korrektureinrichtung ein Korrektur­ faktor ermittelt wird, der im Bereich kleiner Querbeschleunigung eins ist, und sich mit steigendem (by) kontinuierlich auf null verkleinert und daß der Lenkwinkel δ mit diesem Korrekturfaktor beaufschlagt wird.
9. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektur­ einrichtung eine Filtereinrichtung nachgeschaltet ist, deren Ausgangs­ größe Kby der Eingangsgröße bei abnehmender Ausgangsgröße Kby schnell folgt und bei zunehmender Ausgangsgröße vergleichsweise langsam folgt, und daß der Lenkwinkel δ mit der Ausgangsgröße Kby (gefilterter Korrek­ turfaktor beaufschlagt wird.
10. Fahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer­ beschleunigung gemessen wird.
11. Fahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer­ beschleunigung by aus dem Lenkwinkel oder der Differenz der Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Konstanten geschätzt wird.
12. Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der geschätzte Wert über einen Tiefpaß geführt wird.
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