DE4225983A1

DE4225983A1 - Verfahren zur Bremsung von Fahrzeugrädern

Info

Publication number: DE4225983A1
Application number: DE4225983A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Kost; Wolf-Dieter Dr Ing Ruf; Uwe Dipl Ing Hartmann; Karl-Josef Dipl Ing Weiss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2012-08-07
Also published as: JP3425997B2; DE4225983C2; US5388896A; GB2271401B; GB2271401A; JPH06156248A; GB9315347D0

Description

Stand der Technik

Bei Bremsungen auf seitenweise stark unterschiedlichen Haftreibbei werten (µ-Split) entsteht durch die links und rechts am Fahrzeug unterschiedlich starken Bremskräfte ein Giermoment, welches das Fahrzeug in Richtung auf den höheren Haftreibbeiwert zu drehen versucht. Dies kann einen starken Spurversatz und eine gefährliche Richtungsänderung bis hin zum Schleudern des Fahrzeugs verursachen, wenn die Drehgeschwindigkeit so groß wird, daß der Fahrer nicht genügend Zeit hat entsprechend gegenzulenken.

Bei herkömmlichen ABS-Regelsystemen wird versucht, dies zu ver meiden, indem der Bremsdruck des Hinterrades auf dem höheren Haft reibbeiwert (High-Rad) dem geregelten Druck des Hinterrades auf dem niedrigeren Haftreibbeiwert (Low-Rad) nachgeführt wird (Select-Low Regelung). Da dadurch die Bremsdrücke und damit die Bremskräfte an beiden Hinterrädern immer in etwa gleich sind, wird das auf µ-Split auftretende Giermoment wesentlich verringert. Da jedoch dabei die mögliche Bremskraft des High-Hinterrads bei großen µ-Differenzen bei weitem nicht ausgenutzt wird, ergeben sich erhebliche Bremswegverlängerungen.

Da auf µ-Split kritische Situationen vor allem bei starkem Anbremsen entstehen können, wird außerdem oft eine Begrenzung des Druckansteigsgradienten des High-Vorderrads vorgegeben (GMA - Gier momentanstiegsbegrenzung), was sich aber beim Anbremsen in der Kurve negativ auswirken kann und außerdem zu Bremswegverlängerungen führt.

Vorteile der Erfindung

Bei einem ABS-Schlupfregler mit bekannten Radbremsdrücken (gemessen oder wie in DE-A1-40 30 704 beschrieben geschätzt) können in Ver bindung mit einem überlagerten Fahrdynamikregelsystem (DE-A1-40 30 704) durch die Erfindung die oben angesprochenen Kompromisse weitgehend umgangen und ein deutlich kürzerer Bremsweg bei gleichzeitig verbesserter Fahrzeugstabilität erzielt werden. Auch hier muß der Fahrer gegenlenken, jedoch weniger schnell und überraschend, zu Beginn der Bremsung auch weniger stark.

Die dazu erforderliche Maßnahme besteht aus einer Differenzdruck begrenzung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.

Hierdurch wird ein besseres Anbremsverhalten auf µ-Split (weniger schnelle Fahrerreaktion erforderlich) und ein kürzerer Bremsweg auf µ-Split erreicht und eine einfache Anpassung an unterschiedliche Fahrzeugtypen ermöglicht.

Kritisch für die Fahrzeugstabilität ist bei µ-Split-Bremsungen vor allem die Anbremsphase. Der Giermomentaufbau muß genügend langsam erfolgen, um dem Fahrer ausreichend Zeit zum Gegenlenken zu geben. Das Giermoment entsteht vor allem durch die Druck- und damit Brems kraftdifferenzen zwischen den linken und den rechten Rädern. Da die Bremsdrücke beim hier vorgestellten Konzept bekannt sind und eingestellt werden können (s. z. B. DE-A1-40 30 724) kann der Aufbau des Giermoments gezielt beeinflußt werden. Dabei wird, ausgehend von einem Startwert beim Anbremsen, die zulässige Druckdifferenz, jeweils fuhr die Vorder- und die Hinterräder, zeitabhängig erhöht. Die zulässigen Druckdifferenzen beim Anbremsen und die Ansteigs gradienten werden dabei von der Fahrzeuggeschwindigkeit, vom Druck am Low-Rad (proportional dem niedrigeren Kraftschlußbeiwert) und von der Fahrzeugquerbeschleunigung abhängig gemacht. Bei hoher Fahrzeug geschwindigkeit v_F erfolgt der Druckaufbau an den High-Rädern langsamer, ebenso bei niedrigem Kraftschlußbeiwert. Die zulässige Druckdifferenz an den Vorderrädern kann bei einem relativ großen Wert beginnen und dann schnell ansteigen; die zulässige Druck differenz der Hinterräder wird im allgemeinen bei einem kleineren Wert beginnen (bis hin zu einer Select-Low Regelung) und dann langsamer ansteigen.

Liegt eine Querbeschleunigung a_Q vor, kann davon ausgegangen werden, daß infolge von unterschiedlichen Radlasten Druckunter schiede zwischen den Rädern der linken und der rechten Fahrzeugseite entstehen, die nicht begrenzt werden sollen. Deshalb werden die zulässigen Druckdifferenzen abhängig von der Größe der Quer beschleunigung angehoben.

Als Beispiel fuhr die zulässige Druckdifferenz kann folgendes gelten:
Startwert für die Vorderachse beim Anbremsen:
p_StV = K₀ + K₁/V_F + K2 * |a_Q|
wobei K₀ (z. B. 20 bar), K₁ (z. B. 50 bar m/sec.) und K₂ (z. B. 5 bar sec²/m) Konstante sind. Der Verlauf der zulässigen Druck differenz während der Bremsung kann lauten:
Δp_SV = Δp_StV + K3 + K4/v_F
K3 und K4 sind Konstante (z. B. K3 = 1 bar; K4 = 15 bar m/sec.).

Wenn die zulässige Druckdifferenz Δp_SV um einen bestimmten Wert über der tatsächlichen Druckdifferenz Δp liegt, wird Δp_SV nicht weiter angehoben, damit bei einer eventuellen weiteren Erhöhung der µ-Differenz die Differenzdruckbegrenzung sofort wieder wirksam wird.

Die zulässige Druckdifferenz für die Hinterräder (Δp_SH) wird ebenso berechnet, mit unterschiedlichen Konstanten K0 bis K4 (z. B. K0 = 10 bar, K1 = 30 bar m/sec., K2 = 4 bar sec²/m, K3 = 0,2 bar, K4 = 4 bar m/sec).

Dadurch wird erreicht, daß einerseits das Anbremsverhalten besser wird als bei Standard-ABS-Systemen (vorne Individualregelung, hinten Select-Low), da auch vorne am High-Rad nicht sofort voll gebremst wird, und daß andererseits der Bremsweg kürzer wird, da nach einer gewissen Zeit alle Räder voll abgebremst werden. Außerdem kann der Regler durch die verwendeten Zusatzinformationen wie a_Q und v_F und die frei wählbaren Parameter K0 bis K4 besser an unterschiedli che Fahrzeuge und Fahrzustände angepaßt werden.

Wenn während einer geregelten Bremsung auf homogenem Haftreibbeiwert (in etwa gleiche Drücke links und rechts) an einem Vorderrad eine plötzliche, starke Druckabsenkung festgestellt wird, dann kann man davon ausgehen, daß auf der entsprechenden Fahrzeugseite der Haft reibbeiwert plötzlich stark abgenommen hat. Da kurze Zeit später auch das entsprechende Hinterrad auf diesem niedrigen Haftreib beiwert abgebremst wird und sich dann ein starkes Giermoment ein stellt, wird sofort nach Erkennung der Druckabsenkung eine sehr kleine zulässige Druckdifferenz für die Hinterräder vorgegeben, die dann zeitabhängig wieder ansteigt. Wenn nun das entsprechende Hinterrad ebenfalls auf das niedrigere µ kommt und der ABS-Regler an diesem Rad, um den Radbremsschlupf klein zu halten, den Bremsdruck absenkt, dann wird parallel dazu durch die nun kleine zulässige Druck differenz Δp_SH auch am anderen Hinterrad der Druck abgesenkt und es kann sich kein gefährlich großes Giermoment aufbauen.

Bei einer Fahrdynamikregelung (wie z. B. in DE-A1-40 330 704 beschrieben) wird ein Sollwert für die Giergeschwindigkeit (Dreh geschwindigkeit des Fahrzeugs um die Hochachse) abhängig vom Lenk winkel und weiteren Größen berechnet. Da bei µ-Split gegengelenkt werden muß, stimmt die gewünschte Fahrtrichtung (z. B. geradeaus) nicht mit dem vorgegebenen Lenkwinkel überein und die Fahrdynamik regelung versucht evtl., z. B. durch Eingriffe in den Bremsdruck, die Fahrtrichtung zu ändern.

Um das zu vermeiden wird, sobald µ-Split erkannt wurde, ein Offset für die Sollgiergeschwindigkeit ermittelt. Der Sollwert wird dann um diesen Offset verändert, so daß der Wunsch nach Fahrtrichtungs änderung mit der Sollgiergeschwindigkeit übereinstimmt.

Bei bekannten Reifenkräften kann mit Hilfe eines einfachen Fahrzeug modells (s. DE-A1-40 330 704) dieser Offset berechnet werden. Einfacher ist es, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei erkanntem µ-Split die gefilterte Differenz zwischen Soll- und Ist-Gier geschwindigkeit als Offset zu nehmen, sofern sich dieser Wert in einem physikalisch sinnvollen Rahmen bewegt. Für die benötigte µ-Split-Erkennung werden die Radbremsdrücke und die Quer beschleunigung am Fahrzeug benötigt. (Zur Schätzung dieser Größen, falls sie nicht direkt gemessen werden, siehe DE-A1-40 330 724 und DE-A1-40 30 653). Zunächst werden die Bremsdrücke links und rechts am Fahrzeug miteinander verglichen, entweder jeweils die Summe der Drücke an den Vorder- und Hinterrädern oder nur die Drücke an den Vorderrädern.

Bei seitenweise großen Druckdifferenzen liegt entweder eine µ-Split-Bremsung vor oder es handelt sich um eine Kurvenbremsung und die Druckdifferenzen resultieren aus den unterschiedlichen Rad lasten infolge der Wankbewegung des Fahrzeugs. Durch Vergleichen der Druckdifferenz und der Querbeschleunigung kann bestimmt werden, ob es sich um einem µ-Split-Bremsung handelt.

Dazu kann z. B. zunächst der Quotient des größeren Drucks (bzw. der seitlichen Drucksumme) durch den kleineren Druck gebildet werden. Dieser Quotient x wird dann mit der Querbeschleunigung a_Q ver glichen, z. B. gemäß folgender Gleichung

Die Größe f kann damit als Indikator für die Höhe der µ-Differenz bzw. (bei unsicheren oder gestörten Eingangsgrößen) für die Wahr scheinlichkeit von µ-Split verwendet werden.

Figurenbeschreibung

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Fig. 1 zeigt einen Block 1, dem den Radbremsdrücken entsprechende Signale p1 bis p4 zugeführt werden. Dieser Block 1 bildet die Bremsdruckdifferenzen Δp_V = p1-p2 und Δp_H = p3-p4 der Räder der beiden Achsen und liefert entsprechende Signale samt Vorzeichen an Vergleicher 2 und 3. Diesen Vergleichern 2 und 3 werden auch maximal zulässige Bremsdruckdifferenzen zugeführt, die unter Zuhilfenahme der Großen Querbeschleunigung und Fahrzeug geschwindigkeit gemäß den oben erläuterten Beziehungen in einem Block 4 gebildet werden. Übersteigt der Betrag des Differenzwerts Δp_V oder Δp_H den Vergleichswert Δp_SV oder Δp_SH so wird abhängig vom Vorzeichen von Δp_V bzw. Δp_H eines der den Rädern zugeordneten Ventile 5a oder 5b bzw. 6a oder 6b angesteuert, das einen weiteren Druckaufbau am entsprechenden Rad mit dem höheren Druck verhindert.

Über eine Klemme 7 wird dem Block 4 mitgeteilt, wenn ein Vorderrad stark verzögert (-a wird groß). In diesem Falle wird der Vergleichs wert Δp_SH für die Hinterachse auf einen kleinen Wert gesetzt.

In Fig. 2 ist ein Teil eines bekannten Fahrdynamikreglers darge stellt, der erfindungsgemäß umgestaltet ist. Hier wird der Istwert der Giergeschwindigkeit ψ˙ mit einem maximal zulässigen Gier geschwindigkeitswert ψ˙_s, der in einem Block 8 berechnet wird (mit Hilfe vom Lenkwinkel δ, v_F), in einem Vergleicher 9 ver glichen und aus der ermittelten Abweichung werden nun Sollbrems schlupfe λ*_i für die Vorderräder ermittelt. Ein Block 10 regelt die Bremsdrücke im Sinne einer Annäherung an die Sollbremsdruckwerte.

Erfindungsgemäß wird nun in einem Block 11 ein Signal erzeugt, wenn Block 11 mit Hilfe der Meß- oder Schätzwerte a_q, p1 und p2 auf die Situation µ-Split-Bremsung erkannt wird. Dieses dem Block 8 zuge führte Signal bewirkt dort, daß die gefilterte Differenz Δψ˙ = ψ˙ - ψ˙_s als Offset dem Wert von ψ˙_s überlagert wird:
Filterung (zeitdiskret, Abtastpunkt i)

ΔF_i = K_F×ΔF_i-1 + (1 - K_F)×Δ_i.

Vergeßfunktion

ΔF_i = K_v×ΔF_i

z. B. mit K_F = 0.9
K_v = 0.98.

Sollwertkorrektur mit Offset

ψ˙_s = ψ˙_s + ΔF.

Claims

1. Verfahren zur Bremsung von Fahrzeugrädern, bei dem zur Verringe rung eines durch ein ABS erzeugten Giermoments um die Hochachse der Bremsdruckaufbau an wenigstens einem Fahrzeugrad durch eine Steuer schaltung beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brems druckaufbau an den Rädern einer Achse derart beeinflußt wird, daß eine zulässige Druckdifferenz Δp_s zwischen den Bremsdrücken dieser Räder nicht überschritten wird, und daß die zulässige Druck differenz Δp_s von einem bei Bremsbeginn gültigen Startwert, der mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit v_F abnimmt und mit steigen der Querbeschleunigung a_q zunimmt, ausgeht und zeitabhängig ver größert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Δp_s-Verlaufs veränderbar ist und mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung der Bremsdrücke an den Rädern beider Achsen erfolgt, wobei der Startwert Δp_SH für die Hinterachse kleiner als der der Vorderachse gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Hinterräder ein ABS mit Einzelradregelung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Δp_SH für die Hinterachse auf einen kleineren Startwert gesetzt wird, wenn an einem Vorderrad eine starke Radverzögerung und/oder ein starker Druckabbau festgestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem durch eine Fahrdynamikregelung ein Sollwert für die maximal zulässige Gier geschwindigkeit errechnet und durch Bremsdruckbeeinflussung der Ist wert der Giergeschwindigkeit entsprechend beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erkennung der Situation µ-Split-Bremsung die gefilterte Differenz zwischen dem Istwert der Giergeschwindig keit und der maximal zulässigen Giergeschwindigkeit als Offset der maximal zulässigen Giergeschwindigkeit überlagert wird (positiv).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient x des größeren Drucks zum kleineren Druck einer Achse gebildet und mit der Querbeschleunigung a_q verglichen wird und daß der Wert des Vergleichs als Indikator für die Erkennung der Situation µ-Split-Bremsung dient.