DE3915879A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur auswertung der radgeschwindigkeitssignale fuer eine blockierschutz- oder antriebsschlupfregelung - Google Patents
Verfahren und schaltungsanordnung zur auswertung der radgeschwindigkeitssignale fuer eine blockierschutz- oder antriebsschlupfregelungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein für Kraftfahrzeuge mit
Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung vorgesehenes
Verfahren zur Auswertung der Radgeschwindigkeitssignale, bei
dem durch logische Verknüpfung und Verarbeitung der Radge
schwindigkeitssignale Bremsdruck- und/oder Motorsteuersignale
erzeugt werden. Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des
Verfahrens gehört ebenfalls zu der Erfindung.
Die bekannten Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelungssy
steme benötigen vor allem Informationen über das Drehverhal
ten der einzelnen Räder. Durch logische Verknüpfung der ein
zelnen Radsignale und Auswertung nach bestimmten Kriterien
wird aus den Radgeschwindigkeiten auf die Fahrzeuggeschwin
digkeit, auf den Straßenzustand bzw. Reibbeiwert, auf Gerade
ausfahrt oder Kurvenfahrt usw. geschlossen. Aus den Radge
schwindigkeiten wird üblicherweise eine Fahrzeugreferenzge
schwindigkeit ermittelt, die maßgeblich die Bremsdruckmodula
tion während eines Regelungvorgangs bestimmt. Eine direkte
Messung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, z.B. mit opti
schen Methoden, ist in der Regel wesentlich aufwendiger und
unzuverlässiger. Die genaue Messung der einzelnen Radge
schwindigkeiten ist daher von großer Bedeutung. In manchen
Situationen stehen praktisch nur zwei Räder, z.B. die nicht
angetriebenen Räder, als Informationsquelle für die Regelung
zur Verfügung.
Bei der Ermittlung und Auswertung der Radgeschwindigkeiten
wird üblicherweise der Raddurchmesser als konstant und für
alle Räder gleich angenommen, obwohl in der Praxis erhebliche
Differenzen auftreten können. Diese Abweichungen treten bei
spielsweise dann gravierend zum Vorschein, wenn ein Notrad
montiert wird, dessen Umfang bis zu 25% kleiner als das Nor
malrad sein darf. Erhebliche Abweichungen von einer optimalen
Regelung, die sich z.B. in einem verlängerten Bremsweg zei
gen, sind in ungünstigen Fällen die Folge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nach
teile zu überwinden und ein Verfahren zu entwickeln, das auch
bei unterschiedlichen Radgrößen eine exakte Auswertung der
Radgeschwindigkeitssignale ermöglicht.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit einem Verfah
ren der eingangs genannten Art gelöst werden kann, dessen Be
sonderheit darin besteht, daß aus den Geschwindigkeitssigna
len der einzelnen Räder und/oder Radgruppen (z.B. Hinterrä
der) eine Basisgeschwindigkeit abgeleitet wird, daß für jedes
Rad bzw. Radgruppe ein Radfaktor gebildet wird, der multipli
ziert mit der Radgeschwindigkeit die Basisgeschwindigkeit er
gibt, und daß die Radgeschwindigkeit multipliziert mit dem
zugehörigen Radfaktor anstelle der tatsächlichen Radgeschwin
digkeit der weiteren Signalverarbeitung, insbesondere der
Bildung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit und der Steuer
signale, zugrundegelegt wird. Der jeweilige Radfaktor wird
nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung
durch ein Lernverfahren gebildet, wobei in jedem Rechenzyklus
die Änderungen gegenüber dem vorausgegangenen oder einem be
stimmten vorausgegangenen Zyklus ermittelt und zur Korrektur
des Radfaktors ausgewertet werden.
Erfindungsgemäß wird also jedem Rad ein Radfaktor zugeordnet,
dessen Größe zweckmäßigerweise in einem Lernverfahren ermit
telt und ständig korrigiert wird und der den Einfluß unter
schiedlicher Rad-Radien ausgleicht. Die gemessenen Radge
schwindigkeiten werden gewissermaßen "normiert" oder "ge
eicht". Bei der weiteren Verarbeitung der Geschwindigkeitssi
gnale, bei der Errechnung der Fahrzeugreferenzgeschwindig
keit, der Bremsdruck-Steuersignale usw. werden folglich kor
rigierte Größen zugrundegelegt und der Einfluß von Raddurch
messerabweichungen eliminiert.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden die Radfaktoren nach der Beziehung
Ki (n) = Ki (n-1) + fi (Dv(n), V(n), K(n-1), n)
gebildet werden, wobei gilt:
i = Rad 1, 2, 3, 4
n = ganze Zahlen (t/Tj)
t = Zeit
Tj = Zeit zwischen zwei Abtastvorgängen (Taktzeit)
Ki (n)-Ki (n-1) hat gleiches Vorzeichen wie VBasi (n)-Ki (n-1) * Vi (n)
n = ganze Zahlen (t/Tj)
t = Zeit
Tj = Zeit zwischen zwei Abtastvorgängen (Taktzeit)
Ki (n)-Ki (n-1) hat gleiches Vorzeichen wie VBasi (n)-Ki (n-1) * Vi (n)
Als Basisgeschwindigkeit ist in manchen Fällen die momentan
niedrigste Radgeschwindigkeit geeignet.
Das vorgenannte Lernverfahren wird zweckmäßigerweise nur
außerhalb der Regelung angewandt. Während eines Regelungsvor
gangs werden in diesem Fall die zu Beginn der Regelung vor
handenen Radfaktoren unverändert der Signalverarbeitung zu
grundegelegt.
Die Erfindung eignet sich auch zur Kurvenerkennung. Hierzu
wird für jedes Rad ein kurzfristiger, d.h. ein das momentane
Raddrehverhalten wiedergebender, in kurzen Zeitabständen,
z.B. im Arbeitstakt der Signalverarbeitung, korrigierte Rad
faktor und außerdem ein langfristiger, mit relativ großer
Zeitkonstante den Änderungen angepaßter Radfaktor ermittelt
und die Differenz zwischen dem kurzfristigen und dem langfri
stigen Radfaktor gebildet und zur Kurvenerkennung ausgewertet.
Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsge
mäßen Verfahrens besitzt einen Auswahlschaltkreis, dem die
Radgeschwindigkeitssignale zuführbar sind und der die Basis
geschwindigkeit bildet, eine Multiplikationsstufe, die die
aktuelle Radgeschwindigkeit mit dem zugehörigen, einem Spei
cher entnommenen, in einem vorangegangenen, vorzugsweise in
dem letzten Zyklus ermittelten Radfaktor multipliziert und
das Produkt einem Differenzbildner zuleitet, der die Diffe
renz zwischen dem Produkt und der Basisgeschwindigkeit bil
det. Außerdem ist ein Rechner vorhanden der aus dem gespei
cherten Radfaktor und aus dem Ausgangssignal des Differenz
bildners den aktuellen Radfaktor errechnet. Dem Rechner kann
zusätzlich die aktuelle Radgeschwindigkeit zugeführt werden,
die dann ebenfalls in die Berechnung des aktuellen Radfaktors
eingeht. Beispielsweise kann durch Zuführung der aktuellen
Radgeschwindigkeit erreicht werden, daß im Stillstand des
Fahrzeugs oder unterhalb bestimmter Geschwindigkeitsschwellen
die Korrektur der Radfaktoren unterbleibt oder dergleichen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung von Ausfüh
rungsbeispielen anhand der beigefügten Abbildungen hervor.
Es zeigen
Fig. 1 im Blockschaltbild die wesentlichen Stufen eines
Regelkreises zur Durchführung des erfindungsge
mäßen Verfahrens und
Fig. 2 eine dem Regelkreis nach Fig. 1 entsprechende
elektrische Schaltungsanordnung.
Nach Fig. 1 werden die Radgeschwindigkeiten V(n) der vier
Fahrzeugräder einem Auswahlschaltkreis 1 zugeführt, der die
Basisgeschwindigkeit VBas(n) erzeugt. In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die momentan kleinste
Fahrzeugsgeschwindigkeit als gemeinsame Basisgeschwindigkeit
ausgewählt. Das Ausgangssignal VBas(n) wird einem Differenz
bildner 2 zugeleitet, der es mit dem Produkt einer Multipli
kationsstufe 3 vergleicht und die Differenz DV(n) einem Rech
ner 4 zuleitet.
In der Multiplikationsstufe 3 wird das Produkt aus der aktu
ellen Fahrzeuggeschwindigkeit V(n) und dem einem Speicher 5
entnommenen Radfaktor K(n-1), also mit dem im vorangegangenen
Zyklus ermittelten Radfaktor, gebildet. Es wäre auch denkbar,
einen früheren Zyklus, z.B. n-2, abzuspeichern und weiterzu
verarbeiten, wenn dies aus bestimmten Gründen günstiger sein
sollte.
Dem Rechner 4 wird das Differenzsignal DV(n), der Radfaktor
K(n-1) und außerdem die aktuelle Radgeschwindigkeit V(n) zu
geführt und damit zur Berechnung des aktuellen Radfaktors
K(n) zur Verfügung gestellt. Die Berechnung erfolgt nach der
Formel
K (n) = K (n-1) + f (Dv(n), V(n), K(n-1), n)
wobei bedeuten:
n = ganze Zahlen.
Nach Fig. 2 besteht eine dem Regelkreis nach Fig. 1 entspre
chende Schaltung aus einem Diodenfeld 6, über das die einzel
nen Radgeschwindigkeiten V 1 (n) bis V 4 (n) eingespeist werden.
Die Minimalgeschwindigkeit Min Vi(n) bestimmt den Ausgangspe
gel des Diodenfeldes 6 und dient hier als Basisgeschwindig
keit VBas(n). Für die Spannung am Ausgang A 1 gilt die Be
ziehung
VBas 1 (n) = Min (V 1(n), V 2 (n), V 3 (n), V 4 (n)). Dieses Signal
wird wiederum mit dem in einer Multiplikationsstufe 7 gebil
deten Produkt verglichen.
Dargestellt ist hier der Schaltkreis für die Auswertung des
Radgeschwindigkeitssignals V 1 (n) eines bestimmten Rades. Für
die anderen Räder existieren entsprechende, hier nicht darge
stellte Schaltungen.
In der Multiplikationsstufe 7 wird das Radgeschwindigkeitssi
gnal des Rades "1", also das Radgeschwindigkeitssignal V 1 (n)
mit dem entsprechenden Radfaktor K 1 (n-1) des vorangegangenen
Rechenzyklus n-1 multipliziert. In einem Komparator oder Dif
ferenzbildner 8 wird die Differenz zwischen diesem Produkt
und der Basisgeschwindigkeit VBas 1 (n) gebildet. In einem an
schließenden Rechenkreis 9 wird dann wiederum K 1 (n) ermit
telt. Über einen Speicher-Schaltkreis 10 wird dieser Wert
K 1 (n) im nächsten Zyklus, dann als Wert K 1 (n-1), zu der Mul
tiplikationsstufe 7 und zu dem Eingang des Schaltkreises 9
zurückgeführt.
Die Schaltkreise 9 und 10 enthalten als wesentliche Elemente
Operationsverstärker 14, 15, RC-Glieder und Schalter
S 1-S 2, die im Systemtakt betätigt werden. Der Abstand
zwischen zwei Abtastvorgängen beträgt Tj, die Schaltstellung
der beiden Schalter S 1-S 2 über der Zeit ist in Fig. 2 an
gedeutet. Bei offenem Schalter S 1 oder S 2 wird das Aus
gangspotential der Schaltkreise durch den Kondensator C ge
halten, wogegen nach dem Schließen des Schalters S 1 bzw.
S 2 der Kondensator über die angedeuteten Widerstände und
über den Operationsverstärker 14 bzw. 15 geladen oder entla
den wird. Diese Arbeitsweise ist als Sample/Hold-Prinzip be
kannt.
In der Schaltung nach Fig. 2 sind außerdem noch Dioden
11, 12, 13 eingefügt, die zur Begrenzung der Spannungen dienen.
Das Potential am Ausgangs A 2 kann nur die Werte +U 1 oder
-U 2 annehmen. Die vorgegebene Höhe dieser Potentiale +U1
bzw. -U 2 bestimmt die Änderung des Radfaktors Ki(n) pro
Takt und beeinflußt damit die Dynamik des Lernvorganges sowie
die Störanfälligkeit der Schaltung.
Die Schaltung nach Fig. 2 enthält im Gegensatz zu dem Regel
kreis nach Fig. 1 keine direkte Verbindung von dem Eingang
V 1 (n) zu dem Schaltkreis 9. Der Einfachheit halber wurde auf
diesen zusätzlichen Signalweg verzichtet.
Claims (9)
1. Verfahren zur Auswertung der Radgeschwindigkeitssignale,
für Kraftfahrzeuge mit Blockierschutz- und/oder Antriebs
schlupfregelung, bei dem durch logische Verknüpfung und
Verarbeitung der Radgeschwindigkeitssignale Brems
druck- und/oder Motor-Steuersignale erzeugt werden, da
durch gekennzeichnet, daß aus den Geschwin
digkeitssignalen (V(n)) der einzelnen Räder und/oder Rad
gruppen eine Basisgeschwindigkeit (VBas(n)) abgeleitet
wird, daß für jedes Rad bzw. Radgruppe ein Radfaktor
(K(n)) gebildet wird, der multipliziert mit der Radge
schwindigkeit (V(n)) die Basisgeschwindigkeit (VBas(n))
ergibt, und daß die Radgeschwindigkeit multipliziert mit
dem zugehörigen Radfaktor anstelle der tatsächlichen Rad
geschwindigkeit der weiteren Signalverarbeitung, insbe
sondere der Bildung der Steuersignale und einer Fahrzeug
referenzgeschwindigkeit zugrundegelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der jeweilige Radfaktor (K(n)) durch
ein Lernverfahren gebildet wird, wobei in jedem Rechen
zyklus die Änderung gegenüber dem vorangegangenen Zyklus
ermittelt und zur Korrektur des Radfaktors ausgewertet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Radfaktoren (Ki) nach der Bezie
hung
Ki (n) = Ki (n-1) + fi (Dv(n), V(n), K(n-1), n)gebildet werden, wobei gilt:
i = Rad 1, 2, 3, 4
n = ganze Zahlen (t/Tj)
t = Zeit
Tj = Zeit zwischen zwei Abtastvorgängen (Taktzeit)
Ki (n)-Ki (n-1) hat gleiches Vorzeichen wie VBasi (n)-Ki (n-1) * Vi (n)
n = ganze Zahlen (t/Tj)
t = Zeit
Tj = Zeit zwischen zwei Abtastvorgängen (Taktzeit)
Ki (n)-Ki (n-1) hat gleiches Vorzeichen wie VBasi (n)-Ki (n-1) * Vi (n)
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß als Basisge
schwindigkeit (VBas(n)) die momentan niedrigste Radge
schwindigkeit (MinVi(n)) ausgewählt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß während eines
Regelungsvorgangs die zu Beginn der Regelung vorhandenen
Radfaktoren der Signalverarbeitung unverändert zugrunde
gelegt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Kurvenerken
nung für jedes Rad ein kurzfristiger, d.h. ein das momen
tane Raddrehverhalten wiedergebender, in kurzen Zeitab
ständen, z.B. im Arbeitstakt der Signalverarbeitung, kor
rigierter Radfaktor und außerdem ein langfristiger, mit
einer relativ großen Zeitkonstanten den Änderungen ange
paßter Radfaktor ermittelt werden sowie daß die Differenz
zwischen dem kurzfristigen und dem langfristigen Radfak
tor gebildet und zur Kurvenerkennung ausgewertet wird.
7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß diese einen Auswahlschalt
kreis (1), dem die Radgeschwindigkeitssignale (Vi(n)) zu
führbar sind und der die Basisgeschwindigkeit (VBas(n))
bildet, eine Multiplikationsstufe (3, 7), die die aktuelle
Radgeschwindigkeit (Vi(n)) mit dem zugehörigen, einem
Speicher (5, 10) entnommenen, in einem vorangegangenen
Zyklus (n-1) ermittelten Radfaktor (Ki(n-1)) multipli
ziert und das Produkt einem Differenzbildner (2, 8), der
die Differenz (DV(n)) zwischen dem Produkt und der Basis
geschwindigkeit (VBas(n)) bildet, zuleitet, und einen
Rechner (4, 9) aufweist, der aus dem gespeicherten, in ei
nem vorangegangenen Zyklus (n-1) ermittelten Radfaktor
(Ki(n-1)) und aus dem Ausgangssignal des Differenzbild
ners (DV(n)) den aktuellen Radfaktor (Ki(n)) errechnet.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß dem Rechner (4) zusätzlich
die aktuellen Radgeschwindigkeiten (V(n)) zuführbar sind
und bei der Berechnung des aktuellen Radfaktors (K(n))
berücksichtigt werden.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß in dem Speicher (5, 10) der
in dem vorausgegangenen Zyklus (n-1) ermittelte Radfaktor
(K(n-1)) gespeichert ist.
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