DE19602170A1 - Verfahren zur Bestimmung von Fahrwegbedingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung von Fahrwegbedingungen.

Ein derartiges Verfahren wird benötigt, um bei Fahrzeugen, deren Bremsanlage so gestaltet ist, daß es möglich ist, den Radbremsdruck unabhängig von der vom Fahrer auf das Bremspedal ausgeübten Kraft so einzustellen oder zu regeln, das Drehver­ halten der Räder den Reibbedingungen auf der Fahrbahn und den Fahrwegbedingungen anpassen zu können.

Bei einem Antiblockiersystem wird z. B. der Bremsdruck derart geregelt, daß sich die Räder bei einer Vollbremsung mit einem Schlupf drehen, bei dem sowohl hohe Bremskräfte als auch hohe Seitenkräfte übertragen werden können. Dies hat zur Folge, daß das Fahrzeug bei einer Vollbremsung lenkbar bleibt.

Es sind aber auch andere Bremsdruckregelungen bekannt, so wird z. B. bei einer Antriebsschlupfregelung versucht, ein Durchdre­ hen der angetriebenen Räder beim Anfahren zu verhindern. Bei einer Fahrstabilitätsregelung soll durch einen gezielten Brems­ druckaufbau an bestimmten Rädern ein Schleudern des Fahrzeuges um seine Hochachse verhindert werden.

Die insbesondere für ein Antiblockiersystem entwickelten Regel­ algorithmen basieren darauf, daß aus den Signalen der Radsenso­ ren, die das Drehverhalten der Räder erfassen, eine Fahrzeugre­ ferenzgeschwindigkeit abgeleitet wird und daß mit einem Regel­ algorithmus versucht wird, die jeweilige Radgeschwindigkeit, das ist die Winkelgeschwindigkeit des Rades, der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit im Sinne eines optimalen Schlupfes anzupas­ sen.

In dem Regelalgorithmus sind fahrzeugspezifische Grenzwerte definiert, bei deren Auftreten eine Anpassung des Bremsdruckes einsetzt.

So werden z. B. Radverzögerungen definiert, so daß der Brems­ druck abgebaut werden kann, wenn die Fahrzeugräder zu stark verzögern,f also die Tendenz aufweisen zu blockieren. Auf diese Weise läßt sich der Radschlupf in engen Grenzen halten. Die Schwellenwerte der Regelung sind für feste, flache Fahrbahn­ oberflächen unabhängig vom Reibwert der Fahrbahn definiert.

Bei Bremsungen auf welligen Fahrbahnoberflächen (Schlechtweg) oder Fahrbahnen mit losem Untergrund (off road) erscheint es nicht angebracht, mit den Werten zu rechnen, die für feste, flache Oberflächen definiert worden sind. Man konnte nämlich feststellen, daß auf den o.g. Untergründen die Bremswege ver­ längert werden. Dies läßt sich theoretisch darauf zurückführen, daß durch die Schwankungen der Karosserie bzw. des Fahrzeug­ aufbaus auf welligen Untergrund die Radlasten der einzelnen Räder sich sehr stark ändern, wodurch die Anpassung der Rad­ geschwindigkeit an die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit nicht mehr optimal durchgeführt werden kann. Beim losen Untergrund läßt sich die Verlängerung des Bremsweges dadurch erklären, daß dort die Kraftschlußausnutzung bei Schlupfwerten im Bereich zwischen 0,2 und 1 mit steigendem Schlupf noch anwachsen und nicht wie üblich leicht fallen. Die führt zu Mißinterpretatio­ nen der Radsensorsignale durch den üblichen Regealgorithmus.

Für die genannten Fälle sind die normalen Regelalgorithmen, mit Eingriffsschwellen, die für feste, flache Fahrbahnuntergründe definiert sind, zu empfindlich eingestellt. Es ist daher not­ wendig, o.g. Fahrwegbedingungen zu erkennen und geeignete Son­ derregelmodi zu schalten, die insbesondere darin bestehen, daß Eingriffsschwellen in dem Sinne angepaßt werden, daß höhere Schlupfwerte erlaubt sind.

Aus der US-PS 4969100 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit bekannt, die aus den Signalen, die von den Radsensoren geliefert werden, abgeleitet wird. Gleichzeitig ist ein Beschleunigungssensor vorgesehen, dessen Werte mit der Referenzgeschwindigkeit bzw. mit einer daraus abgeleiteten Referenz-Fahrzeugbeschleunigung verglichen werden. Im Falle einer Abweichung wird das Verfahren zur Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit geändert.

Mit dem Begriff Fahrzeugbeschleunigung solle sowohl positive als auch negative Werte der Geschwindigkeitsänderung erfaßt werden.

Im vorliegenden Fall beruht die Erfindung auf der Aufgabe, ein Verfahren darzustellen, mit der die Fahrwegbedingungen ermit­ telt werden können, so daß der Regelalgorithmus entsprechend angepaßt werden kann.

Dazu wird vorgeschlagen, eine errechnete Fahrzeug-Referenzbeschleunigung mit den Werten eines Beschleunigungssensors zu vergleichen und aus dem Vergleich Kriterien für die Bestimmung der Fahrwegsituation abzuleiten, um nach Maßgabe dieser Krite­ rien in den Regelalgorithmus zur Bremsdruckregelung einzugrei­ fen.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß mit der Referenz­ geschwindigkeit ein zeitlich gemittelter Wert für das Gesamt­ fahrzeuges dargestellt wird. Ein Beschleunigungssensor, der mit der Fahrzeugkarosserie bzw. mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, mißt die Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie, die ins­ besondere aufgrund von Nickbewegungen der Fahrzeugkarosserie gegenüber dem Fahrgestell, von der Gesamtfahrzeugbeschleunigung verschieden ist. Die Beschleunigung des Gesamtfahrzeuges kann durch die errechnete Referenz-Fahrzeugbeschleunigung dar­ gestellt werden. Bildet man die Differenz zwischen den Werten, die der Beschleunigungssensor liefert und der errechneten Refe­ renzbeschleunigung, läßt sich die Bewegung der Karosserie bzw. des Aufbaus gegenüber dem Gesamtfahrzeug darstellen.

Diese Bewegung wird nun vor allem charakterisiert durch die Fahrwegbedingungen. Insbesondere wird man bei welliger Fahrbahn erwarten, daß die Karosserie gegenüber dem Gesamtfahrzeug ent­ sprechend der Wellenstruktur der Fahrbahnoberfläche nickt und wankt, so daß durch eine zeitliche Analyse des Differenzsignals hinsichtlich seiner Frequenzen und Amplitude diese Situation erkannt werden kann. Insbesondere läßt sich beim Auftreten kleiner Frequenzen und kleinen Amplituden auf wellige Fahrbahn (Schlechtweg) schließen. Bei niedriger Frequenz und großen Amplituden kann auf ein stark unebenes Gelände mit im allgemei­ nem losem Untergrund (off-road) geschlossen werden.

Entsprechend von festgelegten Kriterien lassen sich damit Er­ eignissignale ausgeben, aufgrund der der Regelalgorithmus zur Bremsdruckregelung angepaßt wird.

Die Verdeutlichung des Erfindungsgedankens erfolgt anhand einer sehr schematischen Darstellung in der Fig. 1.

Mit 1 ist eine schematisch dargestellte Fahrzeugkarosserie angedeutet. Diese wird über vier Räder 2, 3, 4, 5 über allgemein bekannte Radaufhängungen getragen. Das Drehverhalten eines jeden Rades kann mit Hilfe eines sogenannten Radsensors 6, 7, 8, 9 erfaßt werden. Mit der Karosserie 1 ist ein Beschleunigungs­ sensor 10 verbunden, der die Beschleunigung bzw. Verzögerung der Karosserie 1 in Fahrzeuglängsrichtung wiedergibt.

An dieser Stelle sei angemerkt, daß das Verfahren natürlich verfeinert werden kann, wenn auch Querbeschleunigungen des Fahrzeuges erfaßt werden.

Die Radsensoren 6, 7, 8, 9 geben ein winkelaufgelöstes Signal wieder, deren zeitliche Ableitung die Winkelgeschwindigkeit der Räder oder kurz gesprochen die Radgeschwindigkeit darstellt.

Aufgrund dieser Signale läßt sich eine sogenannte Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit 12 ermitteln. Dazu sind in einer elek­ tronischen Auswerteinheit 13 entsprechende Berechnungsalgorith­ men implementiert. Es sind unterschiedliche Methoden bekannt, die an dieser Stelle aber nicht näher erläutert werden brau­ chen, da sie dem Fachmann für eine Bremsdruckregelung ohne weiteres geläufig sind. Es kommt auch nicht entscheidend auf die Art der Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit an, vielmehr ist es notwendig zu wissen, daß die Referenzgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des Gesamtfahrzeuges in einem zeitlichen Mittel wiedergibt.

Durch eine zeitliche Ableitung des Fahrzeug-Referenzsignals läßt sich die Referenz-Fahrzeugbeschleunigung 13 ermitteln.

Der Beschleunigungs-/Verzögerungssensor 10 liefert ebenfalls ein Beschleunigungssignal, das allerdings nur die Längs­ beschleunigung 14 der Karosserie 1 wiedergibt.

Dieses Beschleunigungssignal ist nicht identisch mit der Referenz-Fahrzeugbeschleunigung, da es erstens nur die Be­ schleunigung der Karosserie bzw. des Aufbaus ermittelt und andererseits keine zeitliche Mittelung erfährt. Setzt man die beiden Signale 13, 14 in einem Differenzbildner 15 in Vergleich, so erhält man eine Relativverzögerung, die die Verzögerung bzw. Beschleunigung der Karosserie gegenüber dem Gesamtfahrzeug wiedergibt. Wenn in diesem Zusammenhang von Signalen gesprochen wird, so sind hier nicht Einzelwerte gemeint, sondern eine Darstellung der jeweiligen Größe im zeitlichen Verlauf.

Das Relativsignal 16 läßt sich nun hinsichtlich seiner Frequenz und den auftretenden Amplituden analysieren. Zumindest die zwei folgenden Kriterien lassen sich ableiten. Liegt ein erheblicher Hochfrequenzanteil mit entsprechender Amplitude vor, so läßt sich daraus schließen, daß das Fahrzeug auf welligem Untergrund bewegt wird. Es wird das Ereignissignal E1 ausgegeben.

Stellt man fest, daß niedrige Frequenzen dominieren, so läßt dies kontinuierlich geänderte Fahrbahnneigungen vermuten, wor­ aus geschlossen werden kann, daß das Fahrzeug im off-road-Bereich bewegt wird. Es wird das Ereignissignal E2 ausgegeben.

Je nachdem wie weit die Erkenntnis über die Darstellung von bestimmten Fahrwegsituationen in Signalen der Referenz-Fahrzeugbeschleunigung 13, der Karosseriebeschleunigung 14 sowie im Differenzsignal 16 voranschreitet, lassen sich auch weitere Kriterien ableiten. Je nachdem welches Ereigniskriterium E1 oder E2 vorliegt, kann nun die Bremsdruckregelung angepaßt werden. Die Anpassung wird vor allem darin bestehen, daß die Eingriffsschwellen erhöht werden, so daß auch höhere Schlupf­ werte erlaubt sind.

Claims (3)

1. System zur Bestimmung von Fahrwegbedingungen innerhalb ei­ nes Bremsdruckregelverfahrens für ein Fahrzeug mit Radsen­ soren zur Bestimmung des Drehverhaltens der Fahrzeugräder mit einem Beschleunigungssensor zur Erfassung mindestens der Längsbeschleunigung der Fahrzeugkarosserie, mit einer elektronischen Auswerteeinheit, die die Radsensorsignale auswertet und eine Referenz-Fahrzeugbeschleunigung ermit­ telt, wobei das vom Beschleunigungssensor gelieferten Si­ gnale mit der Referenz-Fahrzeugbeschleunigung in bezug ge­ setzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwi­ schen der Referenz-Fahrzeugbeschleunigung (13) und der Ka­ rosseriebeschleunigung (14) gebildet wird und aus dem Dif­ ferenzsignal (16) Eingriffskriterien abgeleitet werden, aufgrund derer Regelschwellen für die Bremsdruckregelung geändert werden.

2. System zur Bestimmung von Fahrwegbedingungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzsignal (16) hinsichtlich der auftretenden Frequenzen analysiert wird, wobei bei einem großen Anteil von hohen Frequenzen die Re­ gelschwellen so eingestellt werden, daß sie den Bedingungen auf welliger Fahrbahn angepaßt sind.

3. System zur Bestimmung von Fahrwegbedingungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzsignal hin­ sichtlich seiner Frequenz analysiert wird und bei einem großen Anteil von niedrigen Frequenzen die Regelschwellen so eingestellt werden, daß sie den Bedingungen für losen Untergrund angepaßt sind.