DE19536105B4 - Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines ABS - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Antiblockiersystems (ABS), insbesondere zur Unterdrückung unerwünschter Auswirkungen einer sogen. Einzelstörung, d.h. einer massiven Fahrbahnstörung in Form einer Vertiefung, einer Schwelle oder dergl., bei dem das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder gemessen und durch logische Verknüpfung der Meßgrößen eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit gebildet wird, die als Bezugsgröße zur Ermittlung des Radschlupfes und anderer Regelgrößen und als Bezugsgröße zur Bremsdruckregelung oder Bremsdruckmodulation dient, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsetzen eines Blockierschutz-Regelungsvorgangs im Anschluß an eine Teilbremsung, d.h. an einen ungeregelten Bremsvorgang, und Auftreten einer über einen vorgegebenen Grenzwert liegenden Beschleunigung des geregelten Rades radindividuell ein Quotient (Q_1,2) aus dem maximalen Bremsschlupf (λ_max) des Rades und aus der Dauer (Δt) des Druckabbaus bis zur Wiederbeschleunigung des Rades nach der Beziehung

gebildet wird und die Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes (Q_grenz) dieses Quotienten (Q_1,2) als Auftreten einer Einzelstörung gewertet wird und daß bei Erkennung einer solchen Fahrbahn-Einzelstörung der Bremsdruck (p_R) an dem Rad,...

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
• Elektronisch geregelte Antiblockiersysteme (ABS) sind in vielfältiger Ausgestaltung bekannt und marktgängig. Aus der DE 16 55 454 A1 geht ein entsprechendes, gatungsbildendes geregeltes Antiblockiersystem hervor. Als wichtigste oder ausschließliche Eingangsgröße zur Regelung des Bremsdruckes dient das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder, das mit Hilfe von Radsensoren gemessen wird. Durch logische Verknüpfung der Meßgrößen wird eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit gebildet, die anstelle der wirklichen Fahrzeuggeschwindigkeit als Bezugsgröße zur Ermittlung des Radschlupfes und anderer Regelgrößen und damit als Bezugsgröße zur Bremsdruckregelung während eines Blockierschutz-Regelvorganges dient.
• Es ist bekannt und leicht zu beobachten, daß die Regelung eines Antiblockiersystems (ABS) in manchen Situationen anspricht, obwohl dazu an sich kein Anlaß besteht. Ein Beispiel ist das Auslösen eines Regelvorganges durch eine sogen. Einzelstörung, nämlich durch eine massive Fahrbahnstörung in Form einer Vertiefung bzw. eines Schlaglochs, einer Schwelle oder dergleichen. Tritt dies im Teilbremsbereich, also bei einem ungeregelten Bremsvorgang auf, führen diese Auswirkungen der Einzelstörung zumindest zur Irritation des Fahrers. Die starke Druckentlastung bzw. der Druckabbau infolge der Radverzögerung hat auch einen nachteiligen Verzögerungsverlust zur Folge.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Regelverhalten eines ABS zu verbessern und insbesondere die unerwünschten Auswirkungen einer Fahrbahn-Einzelstörung zu unterdrücken.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß aus bestimmten Kriterien und Informationen, die aus dem Raddrehverhalten zu erhalten sind, auf das Vorliegen einer Fahrbahn-Einzelstörung geschlossen werden kann und daß durch "zusätzlichen" Druckaufbau der Einzelstörung entgegengewirkt werden kann. Erfindungsgemäß wird daher beim Einsetzen eines Blockierschutz-Regelungsvorgangs im Anschluß an eine Teilbremsung und Auftreten einer über einem vorgegebenen Grenzwert liegenden Beschleunigung bzw. Wiederbeschleunigung des geregelten Rades ein Quotient aus dem maximalen Bremsschlupf des Rades und aus der Dauer des Druckabbaus infolge dieses Bremsschlupfes bis zur Wiederbeschleunigung des Rades gebildet, und es wird die Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes dieses Quotienten als Erkennung einer Einzelstörung gewertet. Daraufhin wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Bremsdruck an dem Rad, an dem die Einzelstörung aufgetreten ist, bis zum Unterschreiten eines vorgegebenen Beschleunigungs-Grenzwertes mit steilerem Bremsdruckgradienten im Vergleich zu einer Normal-Regelung aufgebaut.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere für die Vorderrad-Regelung eingesetzt. Eine bestimmte Mindestverzöge rung durch den Teilbrems-Vorgang wird vorausgesetzt. Verfügt das Regelungssystem über eine Giermomentenbeeinflussung, wird diese während der "Behebung" der Einzelstörung außer Funktion gesetzt.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Abbildungen hervor.
• Es zeigen
• 1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Prinzips der Regelungsverbesserung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
• 2 ein Flow-Chart zur Veranschaulichung der Funktionsweise und
• 3 im Diagramm den Verlauf der Fahrzeugverzögerung, der Radgeschwindigkeit und des Bremsdruckes in dem zugehörigen Rad als Folge einer Fahrbahn-Einzelstörung.
• In 1 sind die wesentlichen elektrischen und elektronischen Komponenten einer blockiergeschützten Bremsanlage bzw. eines Antiblockiersystems (ABS) dargestellt. Diese Abbildung dient zur Erläuterung der Arbeitsweise eines ABS und der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Jedes Fahrzeugrad ist in diesem Beispiel mit einem Radsensor S1 bis S4 ausgerüstet, der ein Signal abgibt, das das Drehverhalten des jeweiligen Rades wiedergibt. In einer Aufbereitungsschaltung 2 werden entsprechende Radgeschwindigkeitssignale v₁ bis v₄ gewonnen, und zwar in Form von rein elek trischen Signalen oder in Form von Daten, wenn die Weiterverarbeitung in dem ABS mit Hilfe von programmgesteuerten Schaltungen, wie Prozessoren, Microprozessoren, Microcontrollern und dergl., erfolgt; für die Erklärung der prinzipiellen Arbeitsweise der Erfindung ist dies ohne Bedeutung.
• Aus den Radgeschwindigkeiten v₁ bis v₄ werden in einer anschließenden Signal- oder Datenverarbeitungsschaltung 3 die für die Regelung benötigten abgeleiteten Signale v .₁ bis v .₄, v ..₁ bis v ..₄, und Schlupfsignale λ₁ bis λ₄ gewonnen. Zur Ermittlung des Schlupfes wird bekanntlich die Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit v_REF benötigt, die durch logische Verknüpfung der aufbereiteten Radgeschwindigkeiten v₁ bis v₄ mit Hilfe der Verknüpfungsschaltung 4 gebildet wird. Aus den in der Schaltung 3 ermittelten Signalen und Daten, erforderlichenfalls unter Hinzuziehung noch weiterer Informationen, werden in einer ABS-Logikschaltung 5 Ventilansteuerungssignale errechnet, die über eine Ventilansteuerung 6 einem Ventilblock 7, der Aktuatoren, wie elektromagnetisch betätigbare Hydraulikventile, enthält, die den Druck in den einzelnen Radbremsen in der erwünschten Weise modulieren.
• Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Zusatzschaltung 8 vorhanden, in der die für die Verbesserung des Regelverhaltens des ABS vorgezehenen Berechnungen erfolgen.
• Im dargestellten Ausführungbeispiel werden in der Zusatzschaltung 8 ausschließlich die Vorderradinformationen verarbeitet.
• Es wird radindividuell ein Quotient Q_1,2 nach der Beziehung

  

  gebildet. Dieser Quotient dient zur Erkennung einer Fahrbahn-Einzelstörung. Hierzu werden die Informationen wie folgt ausgewertet:
  Wenn eine Teilbremsung, d.h. eine "Normal"-Bremsung ohne Eingreifen der ABS-Regelung, stattfindet, wenn die Fahrzeugverzögerung bei dieser Teilbremsung über einem vorgegebenen Mindestwert von beispielsweise 0,1 bis 0,2 g liegt (mit "g" ist die Erdanziehungskonstante gemeint) und wenn in dieser Situation ein Blockierschutz-Regelungsvorgang einsetzt, wird die Quotientenberechnung für dieses spezielle Vorderrad von Bedeutung. Wenn nämlich die Wiederbeschleunigung des beobachteten Rades ungewöhnlich hoch ist bzw. über einem Grenzwert in der Größenordnung zwischen 3 g und 6 g liegt – im Beispiel nach 2 bilden "4 g" die Grenze –, wird der Quotient aus dem Schlupf des Vorderrades durch die Zeitspanne Δt des Druckabbaues an diesem Vorderrad dividiert und dieser Quotient zur Erkennung einer Einzelstörung ausgewertet. Diese Druckabbauzeit Δt liegt beispielsweise in der Größenordnung von 20 bis 40 ms.
• Überschreitet der Quotient Q_1,2, wobei noch ein von dem System abhängiger konstanter Faktor k berücksichtigt wird, einen vorgegebenen Grenzwert, wird, wenn die Wiederbeschleunigung über einem hohen, vorgegebenen Grenzwert Q_grenz von z.B. 15 g liegt, sofort nach dem Überschreiten dieser Grenzbeschleunigung der Bremsdruck an diesem Vorderrad solange aufgebaut, bis die Grenzbeschleunigung wieder unterschritten ist. Bei einem Bremssystem mit gepulster Ansteuerung der Ventile wird in dieser Situation der Bremsdruck in der Radbremse dieses Vorderrades ungepulst eingesteuert.
• Im Anschluß an den beschriebenen, von der Fahrbahn-Einzelstörung ausgelösten Regelungsvorgang wird in der anschliessenden stabilen Phase der Bremsdruck an diesem Vorderrad mit im Vergleich zu einer normalen Regelung sehr viel steileren Bremsdruckaufbaugradienten, also schneller als "normal", aufgebaut. Dieser Druckaufbau spielt sich beispielsweise während einer Zeitspanne von 30 bis 100 ms ab.
• Die Bildung des Quotienten 'Q_1,2' für jedes der beiden Vorderräder geschieht in der Schaltung 8. Dort werden auch die beschriebenen Randbedingungen überprüft. Die Auswertung des Quotienten auf die Bremsdruckmodulation erfolgt dann mit Hilfe der ABS-Logikschaltung 5. Wenn es sich, wie heute sehr verbreitet ist, um eine Datenverarbeitung auf Basis von programmgesteuerten Schaltungen, d.h. Microcomputern etc., handelt, wird die Funktion der Schaltung 8 durch eine entsprechende Auslegung des Reglerprogramms verwirklicht.
• Enthält die ABS-Regelschaltung bzw. das ABS-Regelprogramm eine sogen. Giermomentenbeeinflussung (GMB) wird zweckmäßigerweise diese Giermomentenbeeinflussung außer Funktion gesetzt, wenn in der vorstehend beschriebenen Weise eine Fahrbahn-Einzelstörung erkannt und eine Regelung zur Unterdrückung der Auswirkungen dieser Einzelstörungen initiiert ist.
• 2 zeigt im Flow-Chart den Informationsfluß und Entscheidungsprozeß, auf den das erfindungsgemäße Verfahren beruht.
• Nach dem START des hier dargestellten Computerprogramms wird zunächst festgestellt – symbolisiert durch die Raute 9 –, ob ein Teilbrems-Vorgang vorliegt. Ist dies der Fall und schließt sich eine ABS-Regelung (Raute 10) an, wird bei einer Radbeschleunigung bzw. -wiederbeschleunigung, die über einem vorgegebenen Grenzwert von z.B. 4 g liegt, radindividuell der Quotient 'Q_1,2' durch die Operation 12 errechnet oder der Quotient 'Q_1,2' ausgewertet. Liegt 'Q_1,2' über einem vorgegebenen Grenzwert, der im vorliegenden Beispiel 15 g beträgt, wird über die Verzweigung 13, solange die Wiederbeschleunigung a über einem vorgegebenen Grenzwert a_grenz liegt (Raute 14), durch die Operation 15 ein erhöhter oder permanenter Druckaufbau in der Radbremse des betroffenen Rades ausgelöst.
• Jede VERNEINUNG führt zurück zum Anfang der dargestellten Schleife.
• In 3 ist eine typische Fahrsituation über eine Fahrbahn mit einer Fahrbahn-"Einzelstörung" wiedergegeben. Dargestellt sind über der Zeit die Radverzögerung a, die Geschwindigkeit v_R des Vorderrades, das von der Einzelstörung erfaßt wird, der Druckverlauf p_R in der Radbremse des entsprechenden Rades und schließlich symbolisch das Auftreten der Einzelstörung über der Zeit. Es ist dargestellt jeweils der Verlauf der Radver zögerung und des Druckes bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie – gestrichelt – der Verlauf bei einem herkömmlichen ABS.
• Zum Zeitpunkt t₁ gerät ein Vorderrad des hier betrachteten Fahrzeugs in ein Schlagloch bzw. auf eine Fahrbahn mit einer Einzelstörung. Das Fahrzeug befindet sich, wie der Verlauf des Raddruckes p_R und der Radgeschwindigkeit v_R erkennen lassen, in einer Teilbrems-Situation. Durch das Schlagloch wird nun die Geschwindigkeit v_R des betrachteten Vorderrades stark verringert. Es tritt eine hohe Radverzögerung a auf. Der Bremsdruck p_R in der Radbremse wird durch das Einsetzen der ABS-Regelung bis zum Zeitpunkt t₂ abgebaut. Zum Zeitpunkt t₂ wird erfindungsgemäß das Vorliegen einer Fahrbahn-Einzelstörung erkannt, weshalb in der anschließenden stabilen Phase ein schneller Wiederanstieg des Bremsdruckes p_R in der betroffenen Vorderradbremse herbeigeführt wird.
• Dem gestrichelten Kurvenverlauf, der den Druckverlauf und die Radverzögerung ohne die Sonderbehandlung bei Erkennen der Einzelstörung zeigt, ist zu entnehmen, daß eine erhebliche Verbesserung des Regelverhaltens durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht wird. Durch die Bremsdruckansteuerung beginnend zum Zeitpunkt t₂ wird nämlich ein erheblicher Verlust an Bremseneffektivität durch das kurzzeitig entbremste Vorderrad als Folge der Fahrbahnstörung vermieden. Eine Giermomentenbeeinflussung (GMB), die bekanntlich den Bremsdruck an dem zweiten, nicht betroffenen Rad ebenfalls verringern würde, um das Entstehen gefährlicher Giermomente zu verhindern, würde die zeitweilige Verringerung der Bremswirkung als Folge der Einzelstörung noch erhöhen. Erfindungsgemäß wird folglich durch eine einfachen Maße eine erhebliche Verbesserung erreicht.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Antiblockiersystems (ABS), insbesondere zur Unterdrückung unerwünschter Auswirkungen einer sogen. Einzelstörung, d.h. einer massiven Fahrbahnstörung in Form einer Vertiefung, einer Schwelle oder dergl., bei dem das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder gemessen und durch logische Verknüpfung der Meßgrößen eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit gebildet wird, die als Bezugsgröße zur Ermittlung des Radschlupfes und anderer Regelgrößen und als Bezugsgröße zur Bremsdruckregelung oder Bremsdruckmodulation dient, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsetzen eines Blockierschutz-Regelungsvorgangs im Anschluß an eine Teilbremsung, d.h. an einen ungeregelten Bremsvorgang, und Auftreten einer über einen vorgegebenen Grenzwert liegenden Beschleunigung des geregelten Rades radindividuell ein Quotient (Q_1,2) aus dem maximalen Bremsschlupf (λ_max) des Rades und aus der Dauer (Δt) des Druckabbaus bis zur Wiederbeschleunigung des Rades nach der Beziehung

   

   gebildet wird und die Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes (Q_grenz) dieses Quotienten (Q_1,2) als Auftreten einer Einzelstörung gewertet wird und daß bei Erkennung einer solchen Fahrbahn-Einzelstörung der Bremsdruck (p_R) an dem Rad, an dem die Einzelstörung aufgetreten ist, bis zum Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes (Q_grenz) der Radbeschleunigung (a) aufgebaut wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ausschließlich zur Verbesserung der Vorderrad-Regelung eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstörungs-Erkennung nur dann in Funktion gesetzt wird, wenn die Fahrzeugverzögerung während der Teilbremsung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der stabilen Phase, die sich an die Druckabsenkung infolge der Einzelstörungs-Erkennung anschließt, der Bremsdruck an dem jeweiligen Rad mit erhöhtem Druckanstiegsgradienten im Vergleich zu einer "Normal"-Regelung aufgebaut wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Regelungssystem, bei dem die Regelung des Vorderrad-Bremsdruckes durch eine sogen. Giermomentenbeeinflussung (GMB) modifiziert ist, diese GMB bei Erkennung einer Fahrbahn-Einzelstörung für eine vorgegebene Zeitspanne außer Funktion gesetzt wird.