DE3833211A1

DE3833211A1 - Verfahren zur fortlaufenden bestimmung des kraftschlussbeiwerts (my)

Info

Publication number: DE3833211A1
Application number: DE19883833211
Authority: DE
Inventors: Chi-Thuan Dr Ing Cao; Alfred Dipl Ing Schulz; Harald Dipl Ing Michi; Matthias Dipl Ing Volkert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-05
Anticipated expiration: 2008-10-01
Also published as: DE3833211C2

Description

Stand der Technik

Aus der DE-A1 35 35 843 ist ein Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Kraftschlußbeiwerts µ und daraus der Steigerung der µ-Schlupfkurve mit den Merkmalen des Oberbegriffs bekannt. Ausgehend von der Momentengleichung

T _R · _RN = µ-K _B P_BN

wobei V _RN die normierte gemessene Radgeschwindigkeit und P _BN der normierte gemessene Bremsdruck bedeuten und wobei

sind, deren Werte in kurzzeitiger Betrachtung als Konstante anzusehen sind (siehe die Symbolerläuterung auf S. 7), erhält man nach einigen Umformungen die Differenzengleichungen

V _RN(K+1) = p₂ · V _RN(K) - p₁ P _BN(K) + c₁

Hierin bedeuten K und K+1 aufeinanderfolgende Abtastzeitpunkte des Rechners im Abstand T _A.

Unter Verwendung bekannter Identifikationsalgorithmen wie z. B. Least-Squares mit variablem Forgetting-Faktor lassen sich die Parameter (p₁, p₂, c₁) aus den gemessenen Größen P _BN(K) und V _RN(K) zum Zeitpunkt K schätzen. Die -Bezeichnung kennzeichnet den entsprechenden Schätzwert zu einem bestimmten Zeitpunkt. Wenn die Werte ₁, ₂ und ₁ durch Schätzung vorliegen, kann durch die Beziehung

µ berechnet werden, wobei für K₂

einzusetzen ist, wenn (1- ₂) «1 ist und sonst

einzusetzen ist.

Dort ist auch eine Berechnung der entsprechenden Werte ohne Normierung von V _R und P _B angegeben. Die Größen V _F bzw. V _FN und kµ lassen sich aus dem µ ableiten; die Reibspannung ρ _B erhält man unter Verwendung von ₁.

Vorteile der Erfindung

Auch gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Reibschlußbeiwert µ mittels der Meßwerten V _R und P _B durch ein Parameterschätzverfahren abge schätzt, und es können dann weitere Werte wie die Steigung Kµ der µ-Schlupfkurve, die Fahrzeuggeschwindigkeit usw. gewonnen werden.

Der Vorteil bei der Erfindung ist, daß die Bestimmung von µ in einer ersten Stufe völlig entkoppelt von der Bestimmung von Kµ in einer zweiten Stufe erfolgt und daß grundsätzlich und dadurch der Aufwand zur Bestimmung von µ und auch von Kµ sehr viel geringer ist. Während bei dem Stand der Technik und bei der Lösung der Ansprüche 1-6 die µ-Bestimmung auf den Bremsfall beschränkt ist, kann gemäß den Ansprüchen 7-13 die Bestimmung auch während der ungebremsten Fahrt erfolgen.

Mit dem ermittelten µ, Kµ und anderen Werten kann wie beim Stand der Technik eine bessere Bremsdruckregelung z. b. bei ASR, ABS, aber auch eine direkte Regelung des Bremsdrucks entsprechend µ, so wie eine verbesserte Abstands warnung oder -regelung erfolgen.

Figurenbeschreibung

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel bei dem µ und Kµ beim Bremsen bestimmt wird

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel bei dem µ und Kµ bei ungebremster Fahrt ermittelt wird.

In Fig. 1 wird in einer 1. Stufe µ und K _B ermittelt. Hierzu wird die Rad geschwindigkeit V _RN (normiert mit V₀, das auch 1 sein kann) und der Brems druck P _BN (normiert mit P₀, der auch 1 sein kann) gemessen und einen Block 1 zugeführt, in dem die Beziehung

gebildet wird. Hierin sind

die zu schätzenden Parameter während -P _BN eine Meßgröße ist. Aus dem Meß werten für P _BN und V _RN erhält man durch die Parameterschätzung in einem Zeitabstand T _A in einem Block 2 die Parameter ₁ und ₂, aus denen sich in einem Block 3

ergeben, wobei hier noch die Größe T _R, die eine Reihe von Konstanten beinhaltet, zugeführt wird. und _B werden ausgegeben (Klemmen 4 und 5).

In einer zweiten Stufe wird in einem Block 6, dem das abgeschätzte und der Schlupf des betreffenden Rads zugeführt wird, die Beziehung

die eine Approximation der µ-Schlupfkurve durch eine Gerade am laufenden Betriebspunkt bedeutet,

gebildet, wobei hµ(k) ein vom Betriebspunkt abhängiger Offset (Abstand vom Ursprung zum Schrittpunkt der Gerade mit der µ-Achse) ist.

Diese Beziehung kann wieder einer Parameterschätzung in einem Block 7 unterworfen werden, wobei kµ und hµ die zu schätzenden Parameter und der Schlupf ein Meßwert ist. Die geschätzten Werte µ und hµ werden über Klemmen 8 und 9 ausgegeben.

Der im Block 6 benötigte Radschlupf s kann in der bei ABS üblichen Art, jedoch auch durch Bildung der Fahrzeuggeschwindigkeit _F aus den geschätzten -Werten an den verschiedenen Rädern des Fahrzeugs und einer Größe

in einem Block 10 gewonnen werden, wobei T _A: der Abstand der Abtastzeit punkte,

die Fahrzeugzeitkonstante und l, l _H, l_v, h : Amessungen des Fahrzeugs sind (l : Achsabstand l _H und l _v: Abstände zwischen Schwer punkt und den Achsen und h : die Höhe des Schwerpunkts). In einem weiteren Block 11 wird dann zusammen mit der Meßgröße V _RN der Schlupf ermittelt, der über einen Schalter 13 alternativ als indirekten Meßwert S oder Schätzwert eingegeben werden kann.

An Hand der Fig. 2 werden nun die Werte µ usw. bei ungebremsten Fahrt er mittelt. Hier werden in einer Stufe - Vorderradantrieb vorausgesetzt - die Radgeschwindigkeit der Vorderräder V _RN,VL und V _RN,VR und das (normierte) Motormoment M _MN einen Block 20 zugeführt, in dem folgende Beziehungen ge bildet werden:

Auch hier erhält man durch eine Schätzung der Parameter _VL und _AN,VL bzw. _VR und _AN,VR aus den Meßwerten M _MN und V _RN,VL bzw. V _RN,VR die gesuchten µ-Werte die über eine Klemme 21 ausgegeben werden.

Der über eine Klemme 22 ausgegebene Parameter _AN ist ein Verhältnis zwischen Antriebs- und Motormoment. Ähnlich wie in Fig. 1 kann aus den geschätzten -Werten in einem Block 23 eine geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit _F und ein geschätzter Schlupf S ermittelt werden, mit dem und den µ-Werten in einem Block 24 der zweiten Stufe die Beziehungen

µ _VL = K _µ,VL · S_VL + h_µ,VL

µ _VR = K _µ,VR · S_VR + h_µ,VR

gebildet und durch eine weitere Parameterabschätzung µ-Werte und µ-Werte gewonnen werden. und µ können in den sich anschließenden Anwendungsblock z. B. getrennt ausgewertet werden, z. B. µ in einem ASR zur Motormomenten optimierung M _MN,opt (26) und µ zur Abstandswarnung und/oder Regelung (27).

Auf die in der DE-A1 35 35 843 an Hand der Fig. 2a-2c erläuterten Anwen dungsmöglichkeiten bei der erfindungsgemäßen Verfahren wird ausdrücklich Bezug genommen.

Claims

1. Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Kraftschlußbeiwerts µ zwischen einem Fahrzeugerad und einer Lauffläche für dieses Rad und/oder des Reibbeiwerts p _B der Paarung Bremsbelag/Bremsscheibe, während eines Bremsvorgangs, wozu fortlaufend der augenblickliche Bremsdruck P _B und die Radgeschwindigkeit V _R gemessen werden und unter Verwendung folgender Verfahrensschritte hieraus der augen blickliche Kraftschlußbeiwert µ ermittelt wird:

a) Durch Anwendung bekannter Identifikationsalgorithmen werden mit Hilfe der Größen des Bremsdrucks P _BN(K) und der Radgeschwindigkeit V _RN(K) jeweils zum Abtastzeitpunkt K die Parameter einer linearen Differenzgleichung geschätzt.
b) Hieraus wird nach Maßgabe eines bestimmten Zusammenhangs der Kraftschlußbeiwert µ berechnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter der linearen Differenzgleichung geschätzt werden und daß mittels der Gleichung = T _R · ₂ berechnet wird und/oder Reibbeiwert ρ _B mittels der Gleichung berechnet wird, wobei R _R=Radträgheitsmoment, G _F= anteiliges Fahrzeuggewicht r _R=mittlerer Halbmesser des Rades und V₀=die Normierungskon stante, die auch 1 sein kann, ρ _B=Reibwert der Paarung Bremsbelag- Bremsscheibe, r _B=mittlerer Angriffsradius der Bremskraft, A _B= Fläche des Bremsbelags und P₀=Normierungskonstante für den Bremsdruck, die auch 1 sein kann) und P _BN und V _RN die normierten Meßwerte sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem abgeschätzten Wert und dem ermittelten Radschlupf s durch Anwen dung bekannten Identifikationsalgorithmen die Parameter _µ(K) (=Steigung der µ-Schlupfkurve) zum Abtastzeitpunkt K mit Hilfe der linearen Differenzgleichung µ _(K+1) = _µ(K)S + _µ(K)ermittelt wird, wobei h _µ(K) ein vom Betriebspunkt abhängiger Offset der µ-Schlupfkurve ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den ermittelten Werten für mehrere Räder und der Größe gemäß der Beziehung die Fahrzeuggeschwindigkeit _F ermittelt wird (l, l _H, l _v, h sind Abmessungen des Fahrzeugs).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ver wendung von V _R und _F der Schlupf ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Schlupf bei der Schätzung von _µ verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen und/oder K μ in einem Bremsdruckregelsystem eines Fahrzeugs zur Anwendung kommen.

7. Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Kraftschlußbeiwerts µ zwischen einem Fahrzeugrad und einer Lauffläche für dieses Rad während einer Fahrzeugfahrt, dadurch gekennzeichnet, daß fortlaufend das augenblickliche Motormoment M _M und die Radgeschwindigkeit V _R gemessen werden und daß unter Verwendung folgender Ver fahrensschritte hieraus der augenblickliche Kraftschlußbeiwert µ ermittelt wird:

a) Durch Anwendung bekannter Identifikationsalgorithmen werden aus den (normierten) Größen des Motormoments M _MN(K) und der Rad geschwindigkeit V _RN(K) jeweils zum Abtastzeitpunkt K die Para meter einer linearen Differenzengleichung geschätzt
b) Nach Maßgabe des folgenden Zusammenhangs wird der Kraftschluß beiwert µ berechnet = -T* _R · ₄ + q _TVwobei T _R* eine Konstante gegeben durch folgenden Ausdruck ist, und wobei
R _R* das Trägheitsmoment des Rads einschließlich Tellerrad und Ritzel, G _F das anteilmäßige Fahrzeuggewicht, r _R der mittlere Halbmesser des Rads ist und V₀ die bei der Normierung verwendete konstante Radgeschwindigkeit ist, die auch eins sein kann, V _RN und M _MN die normierten Meßgrößen und K _AN ein Verhältnis zwischen Antriebs- und Motormoment und γ _TV ein Koppelterm sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem abgeschätzten und dem ermittelten Radschlupf s durch Anwendung bekannten Identifikationsalgorithmen die Parameter _µ(K) (=Steigung der µ-Schlupfkurve) jeweils zum Abtastzeitpunkt K mit Hilfe der linearen Differenzgleichung ermittelt wird, wobei h _µ(K) ein vom Betriebspunkt abhängiger Offset der µ-Schlupfkurve ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus den ermittelten für mehrere Räder und der Größe gemäß der Beziehungen die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird (l, l _H, l _v, h sind Abmessungen des Fahrzeugs).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ver wendung von V _R und _F der Schlupf ermittelt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Schlupfs bei der Schätzung von _µ verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen und/oder µ in einem Motormomentenregelsystem eines Fahrzeugs zur Anwendung kommen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen und/oder K in einem Bremsregelsystem eines Fahr zeugs zur Anwendung kommen.