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WO1999006255A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der fahrzeuggeschwindigkeit - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der fahrzeuggeschwindigkeit Download PDF

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Publication number
WO1999006255A1
WO1999006255A1 PCT/EP1998/004712 EP9804712W WO9906255A1 WO 1999006255 A1 WO1999006255 A1 WO 1999006255A1 EP 9804712 W EP9804712 W EP 9804712W WO 9906255 A1 WO9906255 A1 WO 9906255A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wheels
vehicle
acceleration
wheel
angular
Prior art date
Application number
PCT/EP1998/004712
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralph Gronau
Gunther Buschmann
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves Ag & Co. Ohg filed Critical Continental Teves Ag & Co. Ohg
Publication of WO1999006255A1 publication Critical patent/WO1999006255A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/171—Detecting parameters used in the regulation; Measuring values used in the regulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/50—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring linear speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2250/00—Monitoring, detecting, estimating vehicle conditions
    • B60T2250/04—Vehicle reference speed; Vehicle body speed

Definitions

  • the present invention relates in each case to a method and a device for determining the speed of a vehicle in the event that all the wheels of a vehicle spin, that is to say are accelerated more rapidly than corresponds to the vehicle acceleration itself, and for the detection of the situations mentioned.
  • Such situations can occur with temporarily or permanently four-wheel drive vehicles if an extraordinarily large amount of engine output power is provided due to driver requirements (for example by the accelerator pedal) and / or if the road surface suddenly has an extraordinarily low coefficient of friction, for example on black ice. All four vehicle wheels can then spin simultaneously. It is therefore not possible for conventional controls to generate a signal representing the vehicle speed.
  • CONFIRMATION COPY regulated thresholds are no longer used as a control criterion for a certain time, so that an only very uncertainly extrapolated reference speed does not provide reliable information about the vehicle speed. For the rest, a reliable detection of the spinning of all wheels is very important from a safety point of view. If this condition were not recognized, spinning wheels of the vehicle control would give the wrong picture of an excessively high vehicle speed. If the wheels grip again after spinning, the actually measured wheel speed is lower than the speed known in the system. Since the latter can only fall with a certain gradient, it cannot be immediately adapted to the wheel speed measured again. The wheel speed would then be lower than the vehicle reference speed present in the system for a certain period of time. This would lead to an unjustified response of ABS, as there seems to be brake slip. This would result in the intake valves closing, which would prevent brake pressure build-up for a period of time.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for determining the vehicle speed in the event that all the wheels of a vehicle spin, with which the vehicle speed can be determined more reliably in the case mentioned can.
  • a method and a device for detecting the spinning of all wheels of a vehicle that work reliably are to be specified.
  • FIG. 1A, B are schematic representations to illustrate the physical quantities and vehicle components under consideration.
  • Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of the invention.
  • the 1B shows the physical conditions prevailing on a wheel 12.
  • the wheel 12 has the diameter r R and is with the force F N , which is part of the
  • Weight force of the vehicle is pressed onto the road 15. Wheel 12 and lane 15 touch at point 16. There, when a wheel spins, there is a certain coefficient of friction ⁇ . Despite the wheel 12 spinning on the road 15, however, a force F v accelerating the vehicle is applied to the road, this force F v is calculated from the formula
  • a signal representing the engine load for example information representing the engine output torque M raot from a detection device 29, and on the other hand signals which represent the angular velocities ⁇ and / or angular accelerations ( ⁇ .
  • FIG. 2 shows this
  • the determination device 26 also receives signals ⁇ or ö from the other wheels of the
  • the detection device 28 can be a sensor attached to the wheel 12 itself, but it can also be a more complex device that generates a suitable signal ⁇ (or ü) representing the wheel speed and which is not necessarily directly on the
  • the determination device 26 can also be designed in such a way that it receives only a signal ⁇ representing the rotational speed and only then forms the information ⁇ characterizing the angular acceleration. To determine the fact that all the wheels are spinning, the information 26 representing the angular accelerations of the wheels 12 are now related or linked in the determination device 26 to the information representing the engine load. Here it is checked whether, for example, by the Signal M mot represents engine load at one
  • Vehicle acceleration can lead, as it appears through the signals to the four wheels.
  • gearbox parameters must also be taken into account during this check. This depends, among other things, on whether the engine load is determined on the transmission input side or on the transmission output side.
  • the determination device 26 can work according to various methods: it can draw conclusions about the engine power from the received or determined signals representing the wheel angle accelerations and compare the result obtained in this way with the received signal representing the engine load. If the latter is lower by a certain or determinable absolute or relative amount, spinning wheels can be assumed, so that a signal S indicating this state is output. The algorithm can be prevented if the angular accelerations of the individual wheels are roughly different from one another. This would indicate that only a few, but not all of the wheels are spinning. Conversely, the received engine load signal can be used to infer plausible angular accelerations of the wheels. This result is compared with the actually obtained or ascertained values for the angular acceleration to of the wheels 12.
  • the signal S is also output, whereby this algorithm can also be prevented if the angular accelerations to of the individual wheels 12 deviate from one another by a certain amount.
  • the determination device 26 can work according to one of the methods described above, it has facilities for performing the individual process steps.
  • a signal S is output when all four angular acceleration signals to exceed the threshold value.
  • the signal S is output by the determination device 26 and can be used to further control the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows an embodiment in which the signal S switches between a speed signal v M measured in the conventional operating state by the measuring device 27 and the extrapolated speed signal v E determined according to the invention by the device 20 to be described further below when all four wheels are spinning.
  • the signal S can also be used to activate only one of the devices 27 and 20, so that only their output signal v M or v E is present and is used as vehicle speed signal v F.
  • the measuring device 27 can in turn receive signals ⁇ , to from a detection device 28.
  • the measuring device 27 preferably receives such signals separately for all wheels 12 of the vehicle.
  • the measuring device 27 can also contain suitable selection and filter devices in order to output an undisturbed measured speed signal v M.
  • the method according to the invention and the device according to the invention for determining the vehicle speed in the event that all the wheels of a vehicle spin are described below. They become active or effective in the event that a suitable detection device 26 detects the case of all four wheels spinning and indicates this by means of a suitable signal S.
  • the method according to the invention is based on the extrapolation of a recently reliably measured and stored signal v M of the vehicle, which as
  • Vehicle speed v F was output.
  • Extrapolation takes place on the basis of a vehicle acceleration estimated as precisely as possible.
  • the angular acceleration to the wheels is considered (or determined) in order to be able to estimate from it which part of the engine load is used to accelerate the angular acceleration of the power transmission system 11 to 14 and which part of the engine load is used to accelerate the vehicle. It applies
  • M BK ⁇ J ⁇ toi (3)
  • M BK is the torque to be used for the acceleration of the force transmission elements 11 to 14, it is the sum ⁇ of the products J ⁇ to- ⁇ of the moments of inertia J ⁇ and angular accelerations to_ of the individual parts i des
  • Vehicle acceleration available moment it is calculated from the tangential force on the tire F v and
  • the value ⁇ is a quantity in which the angular accelerations of the individual wheels 12 are included, it can also be the angular acceleration of a wheel itself.
  • the device 20 for extrapolation has a first determining device 21 in detail, it essentially forms the counter of the formula (5) by, in suitable dimensions, a value representing the engine load, for example M mot , which is used for
  • the division is simulated in a second determination device 22 according to formula (5).
  • the wheel radius and weight of the vehicle are constants that can be stored permanently.
  • a possible vehicle acceleration a is estimated from the coefficient of friction ⁇ .
  • the output of the estimation device 23 gives a comparatively precise value of the vehicle acceleration a, with which the vehicle speed v F can be extrapolated in the extrapolation device 24 as long as all the wheels spin.
  • the determination device according to the invention and the determination method according to the invention can be designed such that they individually determine a coefficient of friction ⁇ for each wheel.
  • the drive torque of the wheel under consideration would then be M mot instead of the engine output torque
  • Vehicle weight to choose but the weight on the respective wheel.
  • Four individual coefficients of friction then arise for each wheel, from which a common vehicle acceleration a can be calculated by suitable methods, for example averaging.
  • the separate consideration of the conditions on the individual wheels is particularly useful for third-generation all-wheel drives because the torque distribution on the individual wheels can be very variable.
  • the regulated torque distribution should be fed to the system described here via appropriate interfaces. With conventional all-wheel drives, the torque distributions specified in the design are taken into account accordingly.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) für den Fall, daß alle Räder (12) eines Fahrzeugs durchdrehen, hat eine erste Erfassungseinrichtung (28) zur Erfassung der Geschwindigkeit (φ) und/oder Beschleunigung (φ) aller Räder, sowie eine Einrichtung (20, 24) zur Extrapolation der Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) nach Maßgabe der Radbeschleunigungen (φ).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf je ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs für den Fall, daß alle Räder eines Fahrzeugs durchdrehen, also stärker beschleunigt werden als es der Fahrzeugbeschleunigung selbst entspricht, sowie zur Erkennung der genannten Situationen. Solche Situationen können bei temporär oder permanent mit Allradantrieb versehenen Fahrzeugen auftreten, wenn aufgrund von Fahrermaßgaben (beispielsweise durch das Fahrpedal) außerordentlich viel Motorausgangsleistung bereitgestellt wird, und/oder wenn plötzlich der befahrene Untergrund einen außerordentlich niedrigen Reibwert hat, beispielsweise auf Glatteis. Es können dann alle vier Fahrzeugräder gleichzeitig durchdrehen. Damit ist es herkömmlichen Steuerungen nicht möglich, ein die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierendes Signal zu erzeugen. Damit fehlt ein für die verschiedensten Steuerungs- und Regelungsfunktionen des Kraftfahrzeugs wichtiges Eingangssignal, so daß diese Funktionen nur eingeschränkt bzw. modifiziert oder gar nicht mehr durchgeführt werden können. Im Stand der Technik wird dann, wenn das Durchdrehen aller Räder eines Fahrzeugs erkannt wird, nur noch nach Beschleunigungs-
BESTATIGUNGSKOPIE schwellen geregelt. Schlupfschwellen werden für eine gewisse Zeit nicht mehr als Regelkriterium herangezogen, so daß eine nur sehr unsicher extrapolierte Referenzgeschwindigkeit keine gesicherte Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit gibt. Im übrigen ist eine zuverlässige Erkennung des Durchdrehens aller Räder aus sicherheitstechnischer Sicht sehr wichtig. Würde dieser Zustand nicht erkannt werden, würden durchdrehende Räder der Fahrzeugregelung das falsche Bild einer zu hohen Fahrzeuggeschwindigkeit vorspiegeln. Wenn nach dem Durchdrehen die Räder wieder greifen, ist die tatsächlich gemessene Radgeschwindigkeit geringer als die im System bekannte Geschwindigkeit. Da letztere nur mit einem bestimmten Gradienten fallen kann, kann sie nicht unmittelbar an die dann wieder gemessene Radgeschwindigkeit angeglichen werden. Für einen bestimmten Zeitraum wäre dann die Radgeschwindigkeit niedriger als die im System vorliegende Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit. Dies würde zum ungerechtfertigten Ansprechen von ABS führen, da scheinbar Bremsschlupf vorhanden ist. Dies hätte ein Schließen der Einlaßventile zur Folge, wodurch ein Bremsdruckaufbau für eine gewisse Zeit verhindert würde.
Aufgabe der Erfindung ist es, für den Fall, daß alle Räder eines Fahrzeugs durchdrehen, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit anzugeben, mit denen für den genannten Fall die Fahrzeuggeschwindigkeit zuverlässiger ermittelt werden kann. Außerdem sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung des Durchdrehens aller Räder eines Fahrzeugs angegeben werden, die zuverlässig arbeiten.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Nachfolgend werden bezugnehmend auf die Zeichnungen einzelne Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft beschrieben, es zeigen:
Fig. 1A, B schematische Darstellungen zur Verdeutlichung der betrachteten physikalischen Größen und Fahrzeugkomponenten, und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird davon ausgegangen, daß beim Durchdrehen bzw. Überdrehen aller Räder des Fahrzeugs das vom Motor abgegebene Drehmoment Mmot aufgeteilt verwendet wird einerseits für die Beschleunigung der Kraftübertragungskomponenten zwischen Motor 10 und Fahrbahn 15 und andererseits zur Beschleunigung des Fahrzeugs selbst. Da beim Durchdrehen aller Räder 12 eines Fahrzeugs einerseits die Fahrzeugbeschleunigung tendenziell eher klein, andererseits die Beschleunigung der kraftübertragenden Komponenten aber vergleichsweise groß ist, kann die Auswirkung der Beschleunigung der kraftübertragenden Komponenten im Vergleich zur Auswirkung der Fahrzeugbeschleunigung nicht vernachlässigt werden. In Fig. 1A zeigen schematisch Bezugszeichen 10 den Motor, 13 das Getriebe, 14 Wellen, 11a bis 11c Differentialgetriebe, und 12 die Räder des Fahrzeugs. Die genannten Komponenten 11 bis 14 erfahren beim Durchdrehen der Räder 12 auf der Fahrbahn 15 eine kräftige Winkelbeschleunigung to und absorbieren damit einen Teil des vom Motor abgegebenen Drehmoments .
Fig. 1B zeigt die an einem Rad 12 herrschenden physikalischen Verhältnisse. Das Rad 12 hat den Durchmesser rR und wird mit der Kraft FN, die ein Teil der
Gewichtskraft des Fahrzeugs ist, auf die Fahrbahn 15 gedrückt. Rad 12 und Fahrbahn 15 berühren sich an der Stelle 16. Dort herrscht dann, wenn ein Rad durchdreht, ein bestimmter Reibwert μ . Trotz des Durchdrehens des Rads 12 auf der Fahrbahn 15 wird jedoch eine das Fahrzeug beschleunigende Kraft Fv auf die Fahrbahn aufgebracht, diese Kraft Fv errechnet sich aus der Formel
Fv = FN $ μ ( 1 )
Beim Durchdrehen eines Rads bestimmt sich damit die vorwärts-treibende Kraft Fv an diesem Rad primär aus
Normalkraft FN und Reibwert μ, während beim normalen
Eingriff des Rads die vorwärtstreibende Kraft am Rad aus dem am Rad anstehenden Moment sowie dem Radradius rR zu errechnen ist. In beiden Fällen aber bewirkt die vorwärtstreibende Kraft Fv eine Beschleunigung und damit eine Geschwindigkeitszunahme des betrachteten Fahrzeugs. Bezugnehmend auf Fig. 2 werden nun beispielhaft einzelne Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Zunächst wird ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung des Zustands des gleichzeitigen Durchdrehens aller Räder des Fahrzeugs beschrieben. In Fig. 2 ist diese Ermittlungsvorrichtung unter Bezugsziffer 26 schematisch gezeigt. Sie empfängt verschiedene Eingangssignale, nämlich zum einen ein die Motorlast darstellendes Signal, beispielsweise von einer Erfassungseinrichtung 29 eine das Motorabtriebsmoment Mraot darstellende Information, und andererseits Signale, die die Winkelgeschwindigkeiten ω und/oder Winkelbeschleunigungen (ύ darstellen. Fig. 2 zeigt diesen
Signalfluß beispielhaft für ein Rad 12, in gleicher oder ähnlicher Weise empfängt die Ermittlungseinrichtung 26 auch Signale ω bzw. ö von den anderen Rädern des
Fahrzeugs, dies ist durch die Vielzahl der eingehenden Pfeile angedeutet. Die Erfassungseinrichtung 28 kann dabei ein am Rad 12 selbst angebrachter Sensor sein, es kann sich aber auch um eine komplexere Einrichtung handeln, die ein geeignetes, die Raddrehzahl darstellendes Signal ω (bzw. ü) erzeugt und die nicht notwendigerweise direkt am
Rad 12 selbst angebracht ist. Die Ermittlungseinrichtung 26 kann auch so ausgelegt sein, daß sie nur ein die Drehzahl repräsentierendes Signal ω empfängt und daraus erst die die Winkelbeschleunigung kennzeichnende Information ώ bildet. Zur Ermittlung der Tatsache, daß alle Räder durchdrehen, werden in der Ermittlungseinrichtung 26 nun die die Winkelbeschleunigungen der Räder 12 darstellenden Informationen co zu der die Motorlast darstellenden Information in Bezug gesetzt bzw. verknüpft. Hierbei wird überprüft, ob die beispielsweise durch das Signal Mmot repräsentierte Motorlast zu einer
Fahrzeugbeschleunigung führen kann, wie sie durch die Signale to der vier Räder vorzuliegen scheint.
Gegebenenfalls sind bei dieser Überprüfung auch noch Getriebekennwerte zu berücksichtigen. Dies hängt unter anderem davon ab, ob die Motorlast getriebeeingangsseitig oder getriebeausgangsseitig bestimmt wird.
Die Ermittlungseinrichtung 26 kann nach verschiedenen Verfahren arbeiten: Sie kann von den empfangenen bzw. ermittelten, die Radwinkelbeschleunigungen darstellenden Signalen to auf die Motorleistung zurückschließen und das so erhaltene Ergebnis mit dem empfangenen, die Motorlast darstellenden Signal vergleichen. Ist letzteres um einen bestimmten oder bestimmbaren absoluten oder relativen Betrag niedriger, kann von durchdrehenden Rädern ausgegangen werden, so daß ein diesen Zustand anzeigendes Signal S ausgegeben wird. Der Algorithmus kann unterbunden werden, wenn die Winkelbeschleunigungen der einzelnen Räder grob unterschiedlich zueinander sind. Dies wäre ein Hinweis darauf, daß nur einzelne, nicht aber alle Räder durchdrehen. Anders herum kann vom empfangenen Motorlastsignal auf plausible Winkelbeschleunigungen der Räder geschlossen werden. Dieses Ergebnis wird mit den tatsächlich erhaltenen bzw. ermittelten Werten für die Winkelbeschleunigung to der Räder 12 verglichen. Ist letzteres Signal um einen bestimmten oder bestimmbaren absoluten oder relativen Betrag höher, wird ebenfalls das Signal S ausgegeben, wobei auch dieser Algorithmus dann unterbunden werden kann, wenn die Winkelbeschleunigungen to der einzelnen Räder 12 um einen bestimmten Betrag voneinander abweichen. Die Ermittlungsvorrichtung 26 kann nach einem der oben beschriebenen Verfahren arbeiten, sie weist jeweils Einrichtungen zur Vornahme der einzelnen Verfahrensschritte auf.
Ein einfacheres, wenngleich weniger genaues Verfahren zur Ermittlung des Zustands aller vier durchdrehender Räder ist es, nur die Winkelbeschleunigungen to aller
Fahrzeugräder zu beobachten (bzw. zu ermitteln) und diese mit bestimmten bzw. bestimmbaren Schwellenwerten zu vergleichen. Bei diesem Verfahren wird ein Signal S dann ausgegeben, wenn alle vier Winkelbeschleunigungssignale to den Schwellenwert übersteigen.
Das Signal S wird von der Ermittlungseinrichtung 26 ausgegeben und kann zur weiteren Steuerung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. In Fig. 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der das Signal S umschaltet zwischen einem im herkömmlichen Betriebszustand von der Meßeinrichtung 27 gemessenen Geschwindigkeitssignal vM und dem von der weiter unten zu beschreibenden Einrichtung 20 erfindungsgemäß beim Durchdrehen aller vier Räder ermittelten extrapolierten Geschwindigkeitssignal vE.
Anstatt die Einrichtungen 27 und 20 parallel zu betreiben und eines der Signale am Ende nach Maßgabe des Signals S auszuwählen, kann das Signal S aber auch dazu verwendet werden, nur je eine der Einrichtungen 27 und 20 zu aktivieren, so daß allein deren Ausgangssignal vM bzw. vE vorliegt und als Fahrzeuggeschwindigkeitssignal vF verwendet wird. Die Meßeinrichtung 27 kann ihrerseits Signale ω, to von einer Erfassungseinrichtung 28 empfangen. Vorzugsweise empfängt die Meßeinrichtung 27 solche Signale getrennt für alle Räder 12 des Fahrzeugs. Die Meßeinrichtung 27 kann weiterhin geeignete Auswahl- und Filtereinrichtungen enthalten, um ein ungestörtes gemessenes Geschwindigkeitssignal vM auszugeben.
Nachfolgend werden das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit für den Fall, daß alle Räder eines Fahrzeugs durchdrehen, beschrieben. Sie werden für den Fall aktiv bzw. wirksam, daß eine geeignete Erkennungsvorrichtung 26 den Fall des Durchdrehens aller vier Räder erkennt und durch ein geeignetes Signal S anzeigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Extrapolation eines zuletzt zuverlässig gemessenen und gespeicherten Signals vM des Fahrzeugs, das als
Fahrzeuggeschwindigkeit vF ausgegeben wurde. Die
Extrapolation erfolgt anhand einer möglichst genau abgeschätzten Fahrzeugbeschleunigung. Hierzu wird die Winkelbe-schleunigung to der Räder betrachtet (bzw. ermittelt), um daraus abschätzen zu können, welcher Teil der Motorlast zur Winkelbeschleunigung des Kraftübertragungssystems 11 bis 14 und welcher Teil der Motorlast zur Fahrzeug-beschleunigung aufgewendet wird. Es gilt
Mmot = MBK + MBF (2)
MBK = Σ J±toi (3) MBF = Fv • rR = FF • μ • rR ( 4 )
MBK ist das für die Beschleunigung der Kraftübertragungselemente 11 bis 14 aufzuwendende Drehmoment, es ist die Summe ∑ aus den Produkten J ■ to-^ der Trägheitsmomente J^ und Winkelbeschleunigungen to_ der einzelnen Teile i des
Kraftübertragungssystems 11 bis 14. Für diese Summe ∑ kann vereinfacht auch ein Produkt J ^ to verwendet werden, das einem äquivalenten Trägheitsmoment bzw. einer äquivalenten Winkelbeschleunigung entspricht. MBF ist das für die
Fahrzeugbeschleunigung zur Verfügung stehende Moment, es berechnet sich aus Tangentialkraft am Reifen Fv und
Radradius rR. Fv ist dabei die Summe der Vorwärtskräfte an allen vier Reifen, diese Vereinfachung ist unter der Annahme gleicher Radien und gleicher Reibkräfte zulässig. FF ist die Gewichtskraft des Fahrzeugs.
Aus den obigen Formeln erhält man nach Umstellung
M mot J • ώ
F..
(5)
Der Wert ώ ist hierbei eine Größe, in die die Winkelbeschleunigungen der einzelnen Räder 12 eingeht, sie kann auch die Winkelbeschleunigung eines Rades selbst sein. Die Einrichtung 20 zur Extrapolierung weist im einzelnen eine erste Ermittlungseinrichtung 21 auf, sie bildet im wesentlichen den Zähler der Formel (5), indem sie in geeigneten Dimensionen von einem die Motorlast darstellenden Wert, beispielsweise von Mmot, das zur
Beschleunigung der Kraftübertragung aufzuwendende Moment subtrahiert. In einer zweiten Ermittlungseinrichtung 22 wird die Division gemäß Formel (5) nachgebildet. Radradius und Gewichtskraft des Fahrzeugs (entsprechend der Fahrzeugmasse) sind hierbei Konstanten, die fest gespeichert sein können.
In der Abschätzeinrichtung 23 wird aus dem Reibkoeffizienten μ eine mögliche Fahrzeugbeschleunigung a abgeschätzt. Bei ebener Fahrbahn gilt der Zusammenhang:
μ ' FF = μ • mF • g = mF • a ( 6 ) also a = g • μ (7) .
Hierbei können Erfahrungswerte und Fahren an der Steigung oder im Gefälle berücksichtigt werden. Beim Bergabwärtsfahren ist die Beschleunigung eines Fahrzeugs größer als bei ebener Fahrt, da die Hangabtriebskraft zur Fahrzeugbeschleunigung beiträgt. Hier sollte verhindert werden, daß fälschlicher-weise auf durchdrehende Räder erkannt wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß nur dann auf über-drehende Räder erkannt wird, wenn sich die Winkelge-schwindigkeiten und/oder Winkelbeschleunigungen der Räder um bestimmte Mindestbeträge unterscheiden, oder anders ausgedrückt, wenn die genannten Werte nicht innerhalb eines bestimmten Wertebandes liegen. Man macht sich hier die Erfahrungstatsache zunutze, daß das Durchdrehen von Rädern nicht symmetrisch erfolgt, sondern eher unkoordiniert, so daß deutliche Werteunterschiede auftreten. Bei normaler Fahrt hingegen werden die Winkelbeschleunigungen und/oder
Winkelgeschwindigkeiten aller Räder näherungsweise gleich sein, so daß durch das obige Kriterium Fehlerkennungen ausgeschlossen werden können.
Als Ausgabe der Abschätzeinrichtung 23 erhält man einen vergleichsweise genauen Wert der Fahrzeugbeschleunigung a, mit dem in der Extrapolationseinrichtung 24 die Fahrzeuggeschwindigkeit vF so lange extrapoliert werden kann, solange alle Räder durchdrehen.
Wenn eines der Räder 12 wieder greift, wird dies von der Erkennungseinrichtung 26 erkannt, und das Signal S wird die geeigneten Maßnahmen, wie weiter oben beschrieben, veranlassen. Um den eingangs erwähnten Nachteil der fehlenden Bremsmöglichkeit zu beheben, kann dann für gegebenenfalls noch auftretende Unterschiede zwischen der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit und der erfindungsgemäß extrapolierten Fahrzeuggeschwindigkeit das Eingreifen von ABS für einen bestimmten oder bestimmbaren Zeitraum verhindert werden.
Die erfindungsgemäße Bestimmungsvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Bestimmungsverfahren können so ausgelegt sein, daß sie für jedes Rad einzeln einen Reibwert μ bestimmen. In Formel (5) wäre dann anstatt des Motorabtriebsmoments Mmot das Antriebsmoment des betrachteten Rads
M rad einzusetzen, die jeweilige Winkelbeschleunigung des
Rads sowie der Anteil des Kraftübertragungs- Beschleunigungsmoments, der auf das entsprechende Rad entfällt. Als Normalkraft FN hätte man nicht das
Fahrzeuggewicht zu wählen, sondern die am jeweiligen Rad herrschende Gewichtskraft. Es entstehen dann vier einzelne Reibwerte für jedes Rad, aus ihnen kann eine gemeinsame Fahrzeugbeschleunigung a durch geeignete Verfahren, beispielsweise Mittelwertbildung, errechnet werden. Die getrennte Betrachtung der Verhältnisse an den einzelnen Rädern ist besonders bei Allradantrieben der dritten Generation sinnvoll, weil bei ihnen die Momentenverteilung auf die einzelnen Räder sehr variabel sein kann. Die geregelte Momenten Verteilung sollte über entsprechende Schnittstellen dem hier beschriebenen System zugeführt werden. Bei konventionellen Allradantrieben gehen die konstruktiv vorgegebenen Momentenverteilungen in die Betrachtungen entsprechend ein.
Es ist aber auch möglich, die Verhältnisse pauschalisiert zu betrachten, beispielsweise indem ein äquivalentes Trägheitsmoment für das Kraftübertragungssystem, eine geeignet gemittelte Winkelbeschleunigung der Räder und das Fahrzeuggewicht verwendet werden. Es entsteht dann lediglich ein einzelner äquivalenter Reibwert, aus dem heraus die Fahrzeugbeschleunigung a abgeschätzt werden kann.
Damit ist ein System geschaffen, mit dem trotz Durchdrehens aller vier Räder eines Fahrzeugs die Fahrzeuggeschwindigkeit vergleichsweise genau extrapoliert werden kann, so daß eine genauere Regelung von Fahrzuständen des Fahrzeugs möglich wird.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit für den Fall, daß alle Räder eines Fahrzeugs durchdrehen, mit dem Schritt des Erfassens der Geschwindigkeit (ω) und/oder Beschleunigung (ώ) aller Räder, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Radbeschleunigungen (ώ) die Fahrzeuggeschwindigkeit (v ) extrapoliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Radbeschleunigungen ( ) eine das Fahrzeug beschleunigende Kraft (Fa) oder ein das Fahrzeug beschleunigendes Moment (Fa)ermittelt und daraus die Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) extrapoliert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Schritte
Erfassen des Motormoments (Mmot) und daraus zusammen mit dem Trägheitsmoment (J) für die Räder und das Kraftübertragungssystem Ermitteln des das Fahrzeug beschleunigenden Moments (Fa),
daraus Ermitteln eines Reibkoeffizient (μ ) zwischen Rad und Fahrbahn,
daraus Abschätzen einer möglichen Fahrzeugbeschleunigung (a), und damit Extrapolieren der Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) .
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibkoeffizient ( μ ) nach der Formel
M mo t J * ώ
F N * r R
ermittelt wird, wobei FN die Normalkraft des Fahrzeugs und rR der Radradius ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchdrehen der Räder daran erkannt wird, daß die Winkelbeschleunigung (ώ) aller Räder über einem bestimmten Schwellenwert liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erkennen des Durchdrehens aller Räder das Beschleunigungsverhalten aller Räder zur Motorlast in Beziehung gesetzt wird.
Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zur Bestimmung einer Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) für den Fall, daß alle Räder (12) eines Fahrzeugs durchdrehen, mit einer ersten Erfassungseinrichtung (28) zur Erfassung der Geschwindigkeit (ω) und/oder Beschleunigung (ώ) aller Räder, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (20, 24) zur Extrapolierung der Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) nach Maßgabe der Radbeschleunigungen (ώ).
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21), die aus den Radbeschleunigungen (ώ) eine das Fahrzeug beschleunigende Kraft (Fa) oder ein das Fahrzeug beschleunigendes Moment (Ma) ermittelt und daraus die Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) extrapoliert.
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch
eine zweite Erfassungseinrichtung (29) zur Erfassung des Motormoments (Mmot), eine erste Ermittlungseinrichtung (21), die aus dem Motormoment (Mmot), dem Trägheitsmoment (J) für die Räder (12) und das Kraftübertragungssystem (11, 13, 14) und den Winkelbeschleunigungen (ώ) der Räder (12) das das Fahrzeug beschleunigende Moment (Ma) ermittelt, einer zweiten Ermittlungseinrichtung (22), die aus dem beschleunigenden Moment (Ma)einen Reibkoeffizient (μ ) zwischen Rad
(12) und Fahrbahn (15) ermittelt,
einer Abschätzeinrichtung (23), die aus dem Reibkoeffizient ( μ ) eine mögliche Fahrzeug- beschleunigung (a) abgeschätzt, und einer Extrapolationseinrichtung (24), die mit der Fahrzeugbeschleunigung (a) die Geschwindigkeit (vF) des Fahrzeugs extrapoliert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ermittlungseinrichtung (22) den Reibkoeffizient ( μ ) nach der Formel
M mot - J ω
ermittelt, wobei FN die Normalkraft des Fahrzeugs und rR der Radradius ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (26), die das Durchdrehen der Räder (12) daran erkennt, daß die Winkelbeschleunigung ( ) aller Räder (12) über einem bestimmten Schwellenwert liegt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (26), die zum Erkennen des Durchdrehens aller Räder (12) das Beschleunigungsverhalten zumindest eines Rades (12) zur Motorlast in Beziehung setzt.
13. Verfahren zur Erkennung der Tatsache, daß alle Räder eines Fahrzeugs durchdrehen, mit den Schritten
Erfassen der Winkelbeschleunigung (ώ) aller Räder, und
Erfassen der Motorleistung (Mmot),
gekennzeichnet durch die Schritte
Überprüfen der Winkelbeschleunigungen ( ) aller Räder anhand der erfaßten Motorleistung, und
Erzeugen eines Erfassungssignals (S), wenn die Winkelbeschleunigungen nicht plausibel sind.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Winkelbeschleunigungen (ώ) aller Räder eine mögliche Motorleistung ermittelt und diese mit der erfaßten Motorleistung verglichen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß aus der erfaßten Motorleistung mögliche Winkelbeschleunigungen aller Räder ermittelt und diese mit den erfaßten Winkelbeschleunigungen verglichen werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassungssignal nicht ausgegeben wird, wenn alle erfaßten Winkelgeschwindigkeiten (ω) und/oder -beschleunigungen (ώ) innerhalb eines bestimmten Wertebereichs liegen.
17. Vorrichtung zur Erkennung der Tatsache, daß alle Räder eines Fahrzeugs durchdrehen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 bis 16, mit
einer ersten Erfassungseinrichtung (28) zum Erfassen der Winkelbeschleunigung ( ) aller Räder (12), und
einer zweiten Erfassungseinrichtung (29) zum Erfassen der Motorleistung (Mmot), gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (26) zum Überprüfen der Winkelbeschleunigungen (ώ) aller Räder anhand der erfaßten Motorleistung, und
eine Einrichtung (26) zum Erzeugen eines Erfassungssignals (S), wenn die Winkelbeschleunigungen (ώ) nicht plausibel sind.
18. Bestimmungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Erkenungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16.
19. Bestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch ein eine Erkennungsvorrichtung nach Anspruch 17.
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