DE19515056A1 - Bremsanlage - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage für ein
Kraftfahrzeug mit mehr als zwei Räder. Die Räder sind mit
Bremsvorrichtungen versehen, die unabhängig voneinander be
tätigt werden können.
Solche Bremsanlagen werden einerseits eingesetzt, um das
Fahrzeug zu verzögern, wobei durch eine Regelung des Brems
schlupfes der einzelnen Räder sichergestellt wird, daß die
Räder nicht blockieren, so daß das Fahrzeug auch während
eines Bremsvorganges lenkbar bleibt.
Andererseits werden derartige Bremsanlagen auch eingesetzt,
um die Fahrstabilität des Fahrzeuges zum Beispiel bei Kur
venfahrt sicherzustellen. Unter Fahrstabilität soll verstan
den werden, daß sich das Fahrzeug auf der durch den Lenkrad
einschlag vorgegebenen Bahn stabil bewegt, das heißt ohne
sich übermäßig um die eigene Hochachse zu drehen. Um die
dazu notwendige Regelung durchführen zu können, ist es not
wendig, den Lenkradeinschlag zu messen. Unter Berücksichti
gung weiterer Daten, die die Fahrdynamik des Fahrzeuges re
präsentieren, läßt sich aus der Lenkraddrehung ableiten, auf
welcher Kurvenbahn der Fahrer das Fahrzeug bewegen möchte.
Dieser gewünschten Kurvenbahn ist eine bestimmte Gierwinkel
geschwindigkeit sowie ein bestimmter Schwimmwinkel zugeord
net. Wenn das Fahrzeug in stabiler Weise die Bahn durch
laufen soll, müssen bestimmte Grenzwerte der Gierwinkelge
schwindigkeit und des Schwimmwinkels eingehalten werden.
Werden diese nicht eingehalten, so kann durch gezieltes Auf
bringen von einseitig wirkenden Bremskräften ein Zusatzgier
moment um die Hochachse des Fahrzeuges hervorgerufen werden,
mit dessen Hilfe die Sollgiergeschwindigkeit eingestellt
werden kann.
Eine Methode einseitig wirkende Bremskräfte aufzubringen
besteht darin, die Bremsvorrichtungen derart anzusteuern,
daß die Räder unterschiedlich stark abgebremst werden. Ein
Verfahren, das aus einem vorgegebenen Zusatzgiermoment die
Bremskräfte bzw. Bremsdrücke für die einzelne Bremsvorrich
tung ermittelt, ist weiter unten im Kapitel "Verteilungs
logik" beschrieben. Dieses Verfahren besteht im wesentli
chen darin, Koeffizienten für jedes Rad bzw. Bremsvorrich
tung festzulegen, die in Abhängigkeit vom eingesteuerten
Bremsdruck den Beitrag der Bremskraft an diesem Rad zum ge
samten Zusatzgiermoment beschreibt. Die einzusteuernden
Drücke werden dann aus dem zu erzielenden Zusatzgiermoment
mit Hilfe der gewichteten Koeffizienten bestimmt.
Dieses Verfahren stößt dann an eine Grenze, wenn eine Fahr
stabilitätsregelung während einer Bremsung erfolgen soll,
wenn also schon aufgrund einer durch den Fahrer eingeleite
ten Abbremsung des Fahrzeuges ein bestimmter Bremsdruckwert
in den Radbremsen eingestellt ist. Im Prinzip läßt sich das
oben angedeutete Verfahren auch für diesen Fall anwenden.
Anstelle absoluter Drücke werden Änderungen der schon einge
stellten Bremsdrücke ermittelt.
Dabei treten allerdings die folgenden Probleme auf. Sind in
die Bremsvorrichtung eines Rades schon sehr hohe Drücke ein
gesteuert, so daß sehr hohe Bremskräfte realisiert werden,
so würde eine Steigerung des Bremsdruckes nicht unbedingt zu
einer Steigerung der Bremskraft führen, da die Haftgrenze
zwischen Reifen und Fahrbahn erreicht ist. Da das oben ge
nannte Verfahren aber einen linearen Zusammenhang zwischen
Bremsdruck und Bremskraft berücksichtigt, läßt es sich in
diesem Fall nicht mehr anwenden.
Vielmehr muß die nicht zu steigernde Bremskraft auf der ei
nen Fahrzeugseite kompensiert werden durch eine Bremskraft
minderung auf der anderen Fahrzeugseite. Dies hat in Bezug
auf das Zusatzgiermoment den gleichen Effekt aber den Nach
teil, daß mit Minderung der Bremskraft auch die Verzögerung
des Fahrzeuges gemindert wird. Dies ist nicht immer hinnehm
bar, da bei einem vom Fahrer eingeleitetem Bremsvorgang das
Fahrzeug auf möglichst kurzer Distanz zum Stillstand ge
bracht werden soll. Eine zu starke Minderung der tatsächli
chen Verzögerung des Fahrzeugs gegenüber der vom Fahrer ge
wünschten Verzögerung kann im allgemeinen nicht akzeptiert
werden.
Zur Lösung dieses Problems geht die Erfindung daher einen
anderen Weg. Die Bremsvorrichtung zumindest eines Rades wird
so angesteuert, daß der Längsschlupf des Rades so einge
stellt wird, daß er größer ist als der Längsschlupf, bei der
der maximale Kraftschluß erreicht wird. Bei diesem Verfahren
wird ausgenutzt, daß die übertragene Bremskraft, das ist die
Längskraft am Reifen, ihren maximalen Wert bei einem Längs
schlupf von ca. 20% (0% - freirollendes Rad; 100% bloc
kiertes Rad) erreicht und bei Werten über 20% die übertrag
bare Bremskraft nur wenig abnimmt, so daß eine erhebliche
Einbuße bei der Verzögerung des Fahrzeuges bei einem Rad
schlupf zwischen 20% und 100% nicht auftritt.
Betrachtet man aber gleichzeitig die übertragbare Seiten
kraft, das ist die Kraft, die senkrecht zur Radebene wirkt,
so zeigt die eine starke Abhängigkeit vom Längsschlupf, der
sich darin äußert, daß mit zunehmendem Längsschlupf die
übertragbare Seitenkraft stark abnimmt. In Schlupfbereichen
von 50 bis 70% zeigt das Rad ein ähnliches Verhalten wie
ein blockiertes Rad. Das heißt es werden keine erhebliche
Seitenkräfte mehr aufgebracht, was ein Drehen des Fahrzeuges
um die Hochachse hervorruft.
Durch die im folgenden beschriebene Auswahl der Räder, an
den zumindest kurzzeitig ein hoher Längsschlupfwert einge
stellt wird, kann ein kontrolliertes Schleudern des Fahr
zeuges provoziert werden, wobei die mit dem Schleudern her
vorgerufene Änderung des Gierwinkels der gewünschten Ände
rung entsprechen soll. Da bei diesem Verfahren die Längs
kräfte im wesentlichen erhalten bleiben, die Seitenfüh
rungskräfte aber deutlich reduziert werden, kann eine Kon
trolle der Gierwinkelgeschwindigkeit erfolgen, ohne daß die
Fahrzeugverzögerung zu stark reduziert wird.
Die Auswahl des Rades, das zumindest kurzzeitig mit einem
erhöhten Drehschlupf gefahren wird, erfolgt nach folgenden
Regeln: Dazu betrachtet man eine vom Fahrer gewollte Kurven
fahrt nach rechts. Für eine Kurvenfahrt nach links gelten
entsprechende "gespiegelte" Regeln. Dabei kann der Fall
auftreten, daß das Fahrzeug sich nicht so stark in die Kurve
hineindreht wie erwartet. Mit anderen Worten, das Fahrzeug
untersteuert. In diesem Fall wird das hintere kurveninnere
Rad mit erhöhten Schlupfwerten betrieben.
Dreht sich das Fahrzeug allerdings zu stark in die Kurve,
dieser Fall wird als Übersteuern bezeichnet, so wird das
vordere kurvenäußere Rad mit hohen Schlupfwerten betrieben.
Zusätzlich kann der Druckabbau an einem Vorderrad unterbun
den werden. Dies geschieht nach folgenden Regeln. In einer
Fahrsituation, in der das Fahrzeug sich untersteuernd ver
hält, wird der Bremsdruckabbau am kurvenäußeren vorderen Rad
unterbunden. In einer Situation, in der sich das Fahrzeug
übersteuernd verhält, wird der Druckabbau am kurveninneren
vorderen Rad unterbunden.
Die tatsächliche Steuerung des Bremsdruckes kann wie folgt
erfolgen. Wie im Kapitel "Verteilungslogik" erläutert ist,
wird der Bremsdruck in den einzelnen Rädern bestimmt in Ab
hängigkeit vom zu erzielenden Drehmoment und gewichteten Radko
effizienten.
Bei der Berechnung der Koeffizienten kann ein vom Brems
schlupf abhängiger Faktor eingeführt werden, der derart
nachgeregelt wird, daß sich der oben beschriebene gewünschte
Längsschlupf einstellt. Die Begrenzung des Druckabbaus an
einem Rad kann durch Festlegung einer unteren Schwelle für
den entsprechenden Koeffizienten erzielt werden.
Unter dem Begriff Fahrstabilitätsregelung (FSR) vereinigen
sich vier Prinzipien zur Beeinflussung des Fahrverhaltens
eines Fahrzeugs mittels vorgebbarer Drücke in einzelnen
Radbremsen und mittels Eingriff in das Motormanagement des
Antriebsmotors. Dabei handelt es sich um Bremsschlupfregelung
(ABS), welche während eines Bremsvorgangs das Blockieren
einzelner Räder verhindern soll, um Antriebsschlupfregelung
(ASR), welche das Durchdrehen der angetriebenen Räder
verhindert, um elektronische Bremskraftverteilung (EBV),
welche das Verhältnis der Bremskräfte zwischen Vorder- und
Hinterachse des Fahrzeugs regelt, sowie um eine Giermoment
regelung (GMR), welche für stabile Fahrzustände beim
Durchfahren einer Kurve sorgt.
Mit Fahrzeug ist also in diesem Zusammenhang ein Kraftfahrzeug
mit vier Rädern gemeint, welches mit einer hydraulischen
Bremsanlage ausgerüstet ist. In der hydraulischen Bremsanlage
kann mittels eines pedalbetätigten Hauptzylinders vom Fahrer
ein Bremsdruck aufgebaut werden. Jedes Rad besitzt eine
Bremse, welcher jeweils ein Einlaßventil und ein Auslaßventil
zugeordnet ist. Über die Einlaßventile stehen die Radbremsen
mit dem Hauptzylinder in Verbindung, während die Auslaßventile
zu einem drucklosen Behälter bzw. Niederdruckspeicher führen.
Schließlich ist noch eine Hilfsdruckquelle vorhanden, welche
auch unabhängig von der Stellung des Bremspedals einen Druck
in den Radbremsen aufzubauen vermag. Die Einlaß- und
Auslaßventile sind zur Druckregelung in den Radbremsen
elektromagnetisch betätigbar.
Zur Erfassung von fahrdynamischen Zuständen sind vier
Drehzahlsensoren, pro Rad einer, ein
Giergeschwindigkeitsmesser, ein Querbeschleunigungsmesser und
mindestens ein Drucksensor für den vom Bremspedal erzeugten
Bremsdruck vorhanden. Dabei kann der Drucksensor auch ersetzt
sein durch einen Pedalweg- oder Pedalkraftmesser, falls die
Hilfsdruckquelle derart angeordnet ist, daß ein vom Fahrer
aufgebauter Bremsdruck von dem der Hilfsdruckquelle nicht
unterscheidbar ist.
Vorteilhafterweise wird bei einer solchen Vielzahl von
Sensoren eine Fall-back-Lösung verwirklicht. Das bedeutet, daß
bei Ausfall eines Teils der Sensorik jeweils nur der
Bestandteil der Regelung abgeschaltet wird, der auf diesen
Teil angewiesen ist. Fällt beispielsweise der
Giergeschwindigkeitsmesser aus, so kann zwar keine
Giermomentregelung vorgenommen werden, ABS, ASR und EBV sind
aber weiter funktionstüchtig. Die Fahrstabilitätsregelung kann
also auf diese drei übrigen Funktionen begrenzt werden.
Bei einer Fahrstabilitätsregelung wird das Fahrverhalten eines
Fahrzeugs derart beeinflußt, daß es für den Fahrer in
kritischen Situationen besser beherrschbar wird oder daß
kritische Situationen von vornherein vermieden werden. Eine
kritische Situation ist hierbei ein instabiler Fahrzustand, in
welchem im Extremfall das Fahrzeug den Vorgaben des Fahrers
nicht folgt. Die Funktion der Fahrstabilitätsregelung besteht
also darin, innerhalb der physikalischen Grenzen in derartigen
Situationen dem Fahrzeug das vom Fahrer gewünschte
Fahrzeugverhalten zu verleihen.
Während für die Bremsschlupfregelung, die Antriebsschlupf
regelung und die elektronische Bremskraftverteilung in erster
Linie der Längsschlupf der Reifen auf der Fahrbahn von
Bedeutung ist, fließen in die Giermomentregelung (GMR) weitere
Größen ein, beispielsweise die Gierwinkelgeschwindigkeit .
Zur Giermomentregelung kann auf unterschiedliche Fahrzeug-
Referenzmodelle zurückgegriffen werden. Am einfachsten gestal
tet sich die Berechnung anhand eines Einspur-Modells, d. h. daß
Vorderräder und Hinterräder in diesem Modell jeweils paarweise
zu einem Rad zusammengefaßt sind, welches sich auf der
Fahrzeuglängsachse befindet. Wesentlich komplexer werden
Berechnungen, wenn ein Zweispur-Modell zugrundegelegt wird. Da
bei einem Zweispur-Modell aber auch seitliche Verschiebungen
des Massenschwerpunkts (Wank-Bewegungen) berücksichtigt werden
können, sind die Ergebnisse genauer.
Für ein Einspur-Modell stehen in Zustandsraumdarstellung die
Systemgleichungen:
F 1.1
F 1.2
Der Schwimmwinkel β und die Gierwinkelgeschwindigkeit
stellen die Zustandsgrößen des Systems dar. Die auf das
Fahrzeug einwirkende Eingangsgröße stellt dabei der Lenkwinkel
δ dar, wodurch das Fahrzeug die Gierwinkelgeschwindigkeit
als Ausgangsgröße erhält. Die Modellkoeffizienten cii sind
dabei folgendermaßen gebildet:
F 1.3
Dabei stehen ch und cv für die resultierenden Steifigkeiten aus
Reifen-, Radaufhängungs- und Lenkungselastizität an der
Hinter- bzw. Vorderachse. lh und lv stehen für die Abstände der
Hinterachse und der Vorderachse vom Fahrzeugschwerpunkt. Θ
ist das Gierträgheitsmoment des Fahrzeugs, also das
Trägheitsmoment des Fahrzeugs um seine Hochachse.
In diesem Modell werden Längskräfte und Schwerpunkt
verlagerungen nicht berücksichtigt. Auch gilt diese Näherung
nur für kleine Winkelgeschwindigkeiten. Die Genauigkeit dieses
Modells nimmt also mit kleineren Kurvenradien und größeren
Geschwindigkeiten ab. Dafür ist jedoch der Rechenaufwand
überschaubar. Weitere Ausführungen zu diesem Einspur-Modell
finden sich im Buch "Fahrwerktechnik: Fahrverhalten" von Adam
Zomotor, Vogel Buchverlag, Würzburg 1987.
In der DE 40 30 704 A1 wird ein Zweispur-Modell für ein
Fahrzeug vorgeschlagen, welches in seiner Genauigkeit einem
Einspur-Modell überlegen ist. Auch hier bilden die
Gierwinkelgeschwindigkeit und der Schwimmwinkel β die
Zustandgrößen. Bei der Verwendung eines Zweispur-Modells ist
jedoch zu beachten, daß eine enorme Rechenkapazität benötigt
wird, um in hinreichend kurzer Zeit einen Regeleingriff
vornehmen zu können.
Wie ein derartiges System zur Fahrstabilitätsregelung
gestaltet sein kann, wird im folgenden anhand von 29 Figuren
beschrieben. Den einzelnen Figuren liegen dabei folgende
Gegenstände zugrunde
Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Gesamtstruktur eines
Systems zur Fahrstabilitätsregelung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Struktur eines
Giermomentreglers,
Fig. 3 ein Flußdiagramm über die Ermittlung einer
Fahrsituation, wie z. B. Kurvenfahrt,
Fig. 4 und 5 je ein Flußdiagramm über die Bestimmung des
Fahrbahnreibwertes, wobei Fig. 5 in Fig. 4
einzufügen ist,
Fig. 6 und 8 Blockschaltbilder über ein kombiniertes
Verfahren zur Bestimmung der aktuellen Werte
der Schwimmwinkelgeschwindigkeit und des
Schwimmwinkels in unterschiedlicher
Darstellungsweise,
Fig. 7 ein Blockschaltbild zur direkten Bestimmung
der Schwimmwinkelgeschwindigkeit aus
kinematischen Betrachtungen als Teil des
kombinierten Verfahrens von Fig. 6,
Fig. 9 ein Regelkreis zur Fahrstabilitätsregelung
mit von der Fahrgeschwindigkeit abhängigem
Wechsel des Rechenmodells für das Fahrzeug,
Fig. 10 und 11 Diagramme, aus denen die Abhängigkeit der
Schräglaufwinkeldifferenz eines Fahrzeugs vom
Schwimmwinkel und dem Geschwindigkeitsvektor
der einzelnen Räder entnommen werden kann,
Fig. 12 bis 15 ein Blockschaltbild einer Regelschaltung zur
Regelung der Fahrstabilität, bei der die in
dem Vergleicher miteinander verglichenen
Größen Ableitungen der
Gierwinkelgeschwindigkeit darstellen,
Fig. 16 eine Regelschaltung zur Ermittlung der
Fahrstabilität, bei der als Regelgröße der
Druckgradient und/oder die Ventilschaltzeit
der Fahrzeugbremse Verwendung findet,
Fig. 17 Blockschaltbild zur Beschreibung des Reglers
zur Berechnung des Zusatzgiermoments,
Fig. 18 Blockschaltbild zur Beschreibung eines
Tiefpaßfilters,
Fig. 19 Flußdiagramm zur Berechnung einer
korrigierten Sollgierwinkelgeschwindigkeit,
Fig. 20 Blockdiagramm zum Berechnen eines
korrigierten Zusatzgiermoments,
Fig. 21 schematische Darstellung eines
Kraftfahrzeugs,
Fig. 22 Blockschaltbild zur Beschreibung der
Verteilungslogik,
Fig. 23 schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs
und den angreifenden Kräften bei
eingeschlagenem Lenkrad,
Fig. 24 Diagramm zur Beschreibung der Seiten- und
Längskraftbeiwerte in Abhängigkeit vom
Radschlupf,
Fig. 25A, B schematische Darstellung von Kraftfahrzeugen
zur Beschreibung des unter- und
übersteuernden Verhaltens,
Fig. 26 Flußdiagramm mit einer Entscheidungslogik
innerhalb der Verteilungslogik,
Fig. 27 Blockschaltbild zur Berechnung von
Schaltzeiten für Ein- und Auslaßventile,
Fig. 28 Diagramm zur Beschreibung von Zeitintervallen
innerhalb eines Berechnungsflugs,
Fig. 29 prinzipielles Blockschaltbild zur Bestimmung
des Radbremsdruckes.
Eine generelle Beschreibung des Ablaufs einer Fahrstabilitäts
regelung erfolgt nun anhand von Fig. 1.
Das Fahrzeug 1 bildet die sogenannte Regelstrecke:
Auf das Fahrzeug 1 wirken die vom Fahrer gegebenen Größen Fahrerbremsdruck PFahrer und Lenkwinkel δ. Am Fahrzeug 1 werden die hieraus resultierenden Größen Motoristmoment MMotist, Quer beschleunigung aquer, Gierwinkelgeschwindigkeit , Raddrehzahlen und Hydrauliksignale wie Radbremsdrücke gemessen. Zur Auswertung dieser Daten weist die FSR-Anlage vier elektronische Regler 7, 8, 9 und 10 auf, die jeweils dem Antiblockiersystem ABS, der Antriebsschlupfregelung ASR, der elektronischen Bremskraftverteilung EBV bzw. der Giermomentregelung GMR zugeordnet sind. Die elektronischen Regler für ABS 7, ASR 8 und EBV 9 können unverändert dem Stand der Technik entsprechen.
Auf das Fahrzeug 1 wirken die vom Fahrer gegebenen Größen Fahrerbremsdruck PFahrer und Lenkwinkel δ. Am Fahrzeug 1 werden die hieraus resultierenden Größen Motoristmoment MMotist, Quer beschleunigung aquer, Gierwinkelgeschwindigkeit , Raddrehzahlen und Hydrauliksignale wie Radbremsdrücke gemessen. Zur Auswertung dieser Daten weist die FSR-Anlage vier elektronische Regler 7, 8, 9 und 10 auf, die jeweils dem Antiblockiersystem ABS, der Antriebsschlupfregelung ASR, der elektronischen Bremskraftverteilung EBV bzw. der Giermomentregelung GMR zugeordnet sind. Die elektronischen Regler für ABS 7, ASR 8 und EBV 9 können unverändert dem Stand der Technik entsprechen.
Die Raddrehzahlen werden den Reglern für das Antiblockier
system 7, die Antriebsschlupfregelung 8 und die elektronische
Bremskraftverteilung 9 zugeführt. Der Regler 8 der Antriebs
schlupfregelung erhält zusätzlich noch Daten über das
herrschende Motormoment, das Motoristmoment MMotist. Diese
Information geht auch dem Regler 10 zur Giermomentregelung GMR
zu. Außerdem erhält er von Sensoren die Daten über die Quer
beschleunigung aquer und die Gierwinkelgeschwindigkeit des
Fahrzeugs. Da im Regler 7 des ABS über die Einzelraddreh
zahlen der Fahrzeugräder ohnehin eine Fahrzeugreferenz
geschwindigkeit vRef ermittelt wird, anhand derer ein über
mäßiger Bremsschlupf eines der Räder festgestellt werden kann,
muß eine derartige Referenzgeschwindigkeit nicht im GMR-Regler 10
berechnet werden, sondern wird vom ABS-Regler 7 übernommen.
Wo die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit berechnet wird oder ob
zur Giermomentreglung eine eigene Berechnung vorgenommen wird,
macht für den Ablauf der Giermomentregelung nur einen kleinen
Unterschied. Dasselbe gilt beispielsweise auch für die Längs
beschleunigung along des Fahrzeugs. Entsprechend könnte der Wert
hierfür auch im ABS-Regler 7 ermittelt und an den GMR-Regler
10 weitergegeben werden. Für eine Bestimmung des Fahrbahn
reibwertes µ gilt dies nur eingeschränkt, da zur Giermoment
regelung ein genauer bestimmter Reibwert wünschenswert ist,
als er für das Blockierschutzsystem ermittelt wird.
Alle vier elektronischen Regler der FSR, also die Regler für
GMR 10, ABS 7, ASR 8 und EBV 9 arbeiten parallel und
unabhängig voneinander anhand ihrer eigenen Regelstrategien
Bremsdruckvorgaben PGMR, PABS, PASR, PEBV für die einzelnen Räder
aus.
Zusätzlich werden vom ASR-Regler 8 und vom GMR-Regler 10
parallel Vorgaben MASR und MStellM für das Motormoment berechnet.
Die Druckvorgaben pGMR des GMR-Reglers 10 für die einzelnen
Radbremsdrücke werden folgendermaßen ermittelt:
Der GMR-Regler 10 berechnet zunächst ein zusätzliches Giermoment MG, welches zur Stabilisierung des Fahrzustandes innerhalb einer Kurve führt, wenn es durch entsprechende Bremsbetätigung erzeugt wird. Diese MG wird einer Verteilungs logik 2 zugeführt, welche auch als Teil des GMR-Reglers 10 dargestellt werden könnte. In diese Verteilungslogik 2 fließt außerdem ein möglicherweise vorhandener Fahrerwunsch zur Fahrzeugverzögerung ein, der anhand des Fahrerbremsdruckes PFahrer erkannt wird. Die Verteilungslogik 2 berechnet aus dem vorgegebenen Giermoment MG und aus dem gewünschten Fahrerbrems druck Giermomentregelbremsdrücke pGMR für die Radbremsen, welche individuell für die einzelnen Räder sehr unter schiedlich sein können. Diese Giermomentregelbremsdrücke PGMR werden genauso wie die von den übrigen Reglern 7, 8 und 9 für ABS, ASR und EBV zur Funktionsoptimierung berechneten Druck vorgaben einer Prioritätsschaltung 3 für die Radbremsdrücke zugeführt. Diese Prioritätsschaltung 3 ermittelt unter Berück sichtigung des Fahrerwunsches Sollraddrücke psoll für eine optimale Fahrstabilität. Diese Solldrücke können entweder den Druckvorgaben eines einzelnen dieser vier Regler entsprechen oder aber eine Überlagerung darstellen.
Der GMR-Regler 10 berechnet zunächst ein zusätzliches Giermoment MG, welches zur Stabilisierung des Fahrzustandes innerhalb einer Kurve führt, wenn es durch entsprechende Bremsbetätigung erzeugt wird. Diese MG wird einer Verteilungs logik 2 zugeführt, welche auch als Teil des GMR-Reglers 10 dargestellt werden könnte. In diese Verteilungslogik 2 fließt außerdem ein möglicherweise vorhandener Fahrerwunsch zur Fahrzeugverzögerung ein, der anhand des Fahrerbremsdruckes PFahrer erkannt wird. Die Verteilungslogik 2 berechnet aus dem vorgegebenen Giermoment MG und aus dem gewünschten Fahrerbrems druck Giermomentregelbremsdrücke pGMR für die Radbremsen, welche individuell für die einzelnen Räder sehr unter schiedlich sein können. Diese Giermomentregelbremsdrücke PGMR werden genauso wie die von den übrigen Reglern 7, 8 und 9 für ABS, ASR und EBV zur Funktionsoptimierung berechneten Druck vorgaben einer Prioritätsschaltung 3 für die Radbremsdrücke zugeführt. Diese Prioritätsschaltung 3 ermittelt unter Berück sichtigung des Fahrerwunsches Sollraddrücke psoll für eine optimale Fahrstabilität. Diese Solldrücke können entweder den Druckvorgaben eines einzelnen dieser vier Regler entsprechen oder aber eine Überlagerung darstellen.
Ähnlich wie mit den Radbremsdrücken wird mit dem Motormoment
verfahren. Während ABS und EBV nur auf die Radbremsen ein
wirken, ist bei GMR und ASR auch ein Eingriff in das Motor
moment vorgesehen. Die im GMR-Regler 10 und im ASR-Regler 8
separat berechneten Vorgaben MStellM und MASR für das Motormoment
werden wieder in einer Prioritätsschaltung 4 ausgewertet und
zu einem Sollmoment überlagert. Dieses Sollmoment Msoll kann
jedoch genausogut nur der berechneten Vorgabe eines der beiden
Regler entsprechen.
Anhand der berechneten Soll-Vorgaben für den Radbremsdruck psoll
und für das Motormoment Msoll kann nun eine Fahrstabilitätsrege
lung durch Bremsen- und Motoreingriff vorgenommen werden. In
die Drucksteuerung 5 fließen dazu noch Hydrauliksignale oder
Werte ein, die den tatsächlichen Radbremsdruck wiedergeben.
Die Drucksteuerung 5 erzeugt hieraus Ventilsignale, die an die
Regelventile der einzelnen Radbremsen im Fahrzeug 1 abgegeben
werden. Das Motormanagement 6 steuert nach Maßgabe von Msoll den
Antriebsmotor des Fahrzeugs, wodurch wiederum ein geändertes
Motoristmoment erzeugt wird. Hieraus ergeben sich dann jeweils
wieder neue Eingangsgrößen für die vier elektronischen Regler
7, 8, 9 und 10 der FSR-Anlage.
Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild, wie innerhalb des GMR-
Reglers 10 das Zusatzgiermoment MG für die Verteilungslogik 2
ermittelt wird. Hierzu fließen als Eingangsgrößen der
Lenkwinkel δ, die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vRef aus dem
ABS-Regler 7, die gemessene Querbeschleunigung aq sowie die
gemessene Gierwinkelgeschwindigkeit Mess ein. Die
Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vRef durchläuft einen Filter
17, welcher bei niedrigen Geschwindigkeiten einen konstanten
Wert oberhalb Null ansetzt, damit bei weiteren Rechnungen der
Nenner eines Bruchs nicht gleich Null wird. Der ungefilterte
Wert von vRef wird lediglich einer Aktivierungslogik 11
zugeführt, welche Fahrzeugstillstand erkennt.
Diese direkte Erfassung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
vRef durch die Aktivierungslogik 11 kann auch wegfallen, wenn
angenommen wird, daß Fahrzeugstillstand vorliegt, wenn die
gefilterte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vRefFil ihren
konstanten Minimalwert einnimmt.
Im GMR-Regler ist ein Fahrzeugreferenzmodell 12 abgelegt,
welches anhand des Lenkwinkels δ, der gefilterten Fahrzeug
referenzgeschwindigkeit vRefFil sowie der gemessenen Gierwinkel
geschwindigkeit -Mess eine Vorgabe für eine Änderung der
Gierwinkelgeschwindigkeit Δ berechnet.
Um die Vorgaben im physikalisch möglichen Rahmen zu
halten, wird zu diesen Rechnungen auch der Fahrbahnreibwert µ
benötigt, der in einer Reibwert- und Situationserkennung 13
als Schätzwert berechnet wird. Bei hinreichender Genauigkeit
des im Rahmen der Antiblockierregelung ermittelten Reibwertes
kann auch letzterer verwendet werden. Oder aber im ABS-Regler
7 wird der im GMR-Regler 10 berechnete Reibwert übernommen.
Die Reibwert- und Situationserkennung 13 verwendet für ihre
Rechnungen die gefilterte Referenzgeschwindigkeit vRefFil, die
gemessene Fahrzeugquerbeschleunigung aquer, die gemessene Gier
winkelgeschwindigkeit Mess sowie den Lenkwinkel δ.
Die Situationserkennung unterscheidet verschiedene Fälle wie
Geradeausfahrt, Kurvenfahrt, Rückwärtsfahrt und Fahrzeugstill
stand. Fahrzeugstillstand wird dann angenommen, wenn die ge
filterte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vRefFil ihren konstan
ten Minimalwert einnimmt. Anstelle der ungefilterten Fahrzeug
referenzgeschwindigkeit kann also auch diese Information zur
Erkennung eines Fahrzeugstillstandes der Aktivierungslogik 11
zugeführt werden. Zur Erkennung der Rückwärtsfahrt wird aus
genutzt, daß bei gegebenem Lenkwinkel δ die Gierwinkel
geschwindigkeit entgegengesetzt orientiert ist wie bei
Vorwärtsfahrt. Hierzu wird die gemessene Gierwinkelge
schwindigkeit Mess- mit der vom Fahrzeugreferenzmodell 12
vorgegebenen Soll-Giergeschwindigkeit soll verglichen. Wenn
die Vorzeichen stets entgegengesetzt sind und dies auch für
die zeitlichen Ableitungen der beiden Kurven gilt, so liegt
eine Rückwärtsfahrt vor, da soll stets für Vorwärtsfahrt
berechnet wird, weil gebräuchliche Drehzahlsensoren keine
Information über die Raddrehrichtung erfassen.
Schließlich wird anhand der gefilterten Fahrzeugreferenz
geschwindigkeit vRefFil, der gemessenen Fahrzeugquerbe
schleunigung aquer sowie der gemessenen Gierwinkelgeschwin
digkeit Mess eine kinematische Schwimmwinkel-Geschwindigkeits
bestimmung, kurz kinematische -Bestimmung 14 vorgenommen.
Um bei starken Schwimmwinkeländerungen Spitzen abzuschneiden,
durchläuft der berechnete Wert der
Schwimmwinkelgeschwindigkeit einen Tiefpaß 15 erster Ordnung,
welcher einen Schätzwert für die Schwimmwinkelgeschwindigkeit
an die Aktivierungslogik 11 und an ein Programm 16 zur
Umsetzung des Giermomentregelgesetzes weitergibt. Das
Programm 16 verwendet außerdem die Änderungsvorgaben Δ für
die Gierwinkelgeschwindigkeit, welche sich als die Differenz
aus der gemessenen Gierwinkelgeschwindigkeit Mess und der
anhand des Fahrzeugreferenzmodells 12 berechneten Soll-
Gierwinkelgeschwindigkeit soll darstellt. Hieraus wird das
zusätzliche Giermoment MG für das Fahrzeug ermittelt, welches
über die Bremsdrücke vermittelt werden soll.
Das Programm 16 arbeitet permanent, um stets aktuelle
Regelgrößen parat zu haben. Ob diese Stellmomente allerdings
an die in Fig. 1 dargestellte Verteilungslogik 2 weitergegeben
werden, hängt von der Aktivierungslogik 11 ab.
Die Aktivierungslogik 11 empfängt nicht nur den Wert der
ungefilterten Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vRef und wie be
schrieben den der Schwimmwinkelgeschwindigkeit , sondern auch
betragsmäßig die Abweichung |Δ| der Soll-Gierwinkelgeschwin
digkeit soll von der gemessenen Gierwinkelgeschwindigkeit Mess
sowie eine Information aus der Situationserkennung 13, wenn
Rückwärtsfahrt vorliegt.
Befindet sich das Fahrzeug in Rückwärtsfahrt, so wird die
Übertragung vom MG unterbrochen. Dasselbe gilt, wenn
Fahrzeugstillstand erkannt wird oder wenn weder die geschätzte
Schwimmwinkelgeschwindigkeit noch die Vorgabe für die
Gierwinkelgeschwindigkeitsänderung Δ einen Betrag erreichen,
der eine Regelung erforderlich macht.
Die logische Schaltung zur Berechnung des Motorstellmoments
MStellM ist nicht dargestellt.
In Fig. 3, 4 und 5 sind in Form von Flußdiagrammen die
logischen Abläufe bei der Reibwert- und Situationserkennung 13
dargestellt.
Fig. 3 hat die Situationserkennung zum Gegenstand. Mit dem
gezeigten Ablauf können acht verschiedene Fahrsituationen
unterschieden werden:
⟨0⟩ Fahrzeugstillstand
⟨1⟩ konstante Geradeausfahrt
⟨2⟩ beschleunigte Geradeausfahrt
⟨3⟩ verzögerte Geradeausfahrt
⟨6⟩ Rückwärtsfahrt
⟨7⟩ konstante Kurvenfahrt
⟨8⟩ beschleunigte Kurvenfahrt
⟨9⟩ verzögerte Kurvenfahrt.
⟨1⟩ konstante Geradeausfahrt
⟨2⟩ beschleunigte Geradeausfahrt
⟨3⟩ verzögerte Geradeausfahrt
⟨6⟩ Rückwärtsfahrt
⟨7⟩ konstante Kurvenfahrt
⟨8⟩ beschleunigte Kurvenfahrt
⟨9⟩ verzögerte Kurvenfahrt.
Logische Verzweigungen sind im Flußdiagramm als Rauten
dargestellt.
Ausgehend von einer gegebenen, zu bestimmenden Situation 51
wird zunächst in Raute 52 festgestellt, ob ein Fahrzeug
stillstand vorliegt oder nicht. Nimmt die gefilterte
Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vRefFil ihren Minimalwert vmin
ein, so wird ein Fahrzeugstillstand, also Situation ⟨0⟩
angenommen. Liegt vRefFil über vmin, so wird in Raute 53 das
Ergebnis des vorhergehenden Durchlaufs der Situationserkennung
abgefragt.
Wenn die zuvor festgestellte Situation auf Rückwärtsfahrt,
also auf Situation ⟨6⟩ erkannt wurde, so liegt auch weiterhin
Rückwärtsfahrt vor, da zwischenzeitlich kein Fahrzeugstill
stand eingetreten ist. Sonst wäre nämlich in Raute 52
zwischenzeitlich Situation ⟨0⟩ erkannt worden.
Hat der vorhergehende Durchlauf der Situationserkennung eine
andere Situation als Situation ⟨6⟩ ergeben, so wird in Raute
54 die betragsmäßige Größe der Querbeschleunigung aquer
abgefragt. Ist diese kleiner als ein bestimmter Schwellenwert
aquermin, so wird angenommen, daß das Fahrzeug geradeaus fährt,
daß also eine der Situationen ⟨1⟩ bis ⟨3⟩ vorherrscht.
Dasselbe gilt, wenn zwar die gemessene Querbeschleunigung aquer
betragsmäßig über dem Schwellenwert aquermin liegt, jedoch in
Raute 55 im nächsten Schritt erkannt wird, daß der Lenkwinkel
δ betragsmäßig kleiner ist als ein Schwellenwert δmin. Dann
handelt es sich nämlich bei der gemessenen Querbeschleunigung
aquer um einen Meßfehler, der daraus resultiert, daß Querbe
schleunigungsmesser üblicherweise fest in der Fahrzeugquer
achse montiert sind und sich bei seitlicher Fahrbahnneigung
mit dem Fahrzeug neigen, so daß eine Querbeschleunigung
angezeigt wird, die tatsächlich nicht vorliegt.
Befindet sich das Fahrzeug also in Geradeausfahrt, so wird in
Raute 59 die Größe der Longitudinalbeschleunigung along be
trachtet. Ist diese betragsmäßig kleiner als ein Schwellenwert
alongmin, so wird konstante Geradeausfahrt angenommen. Ist die
Longitudinalbeschleunigung along betragsmäßig jedoch größer als
dieser Schwellenwert, so unterscheidet Raute 60 zwischen
positiver und negativer Longitudinalbeschleunigung. Liegt der
Wert von along oberhalb des Schwellenwertes alongmin, dann befindet
sich das Fahrzeug in beschleunigter Geradeausfahrt, also der
Situation ⟨2⟩. Liegt der Wert von along unter dem Schwellenwert
alongmin, so bedeutet dies nichts anderes, als daß negative
Longitudinalbeschleunigung vorliegt, also eine verzögerte
Geradeausfahrt, die Situation ⟨3⟩.
Liegt keine der Situationen ⟨0⟩ bis ⟨3⟩ vor und wird in Raute
55 betragsmäßig ein Lenkwinkel δ erkannt, der größer ist als
der Schwellenwert δmin, so wird in Raute 56 abgefragt, ob das
Fahrzeug inzwischen rückwärts fährt. Die Erkennung einer
Rückwärtsfahrt ist erst an dieser Stelle notwendig, da bei
Geradeausfahrt die Gierwinkelgeschwindigkeit sich ohnehin
kaum von Null unterscheidet und somit ein Regeleingriff nicht
vorgenommen wird. Erst bei Erkennung einer Kurvenfahrt, bei
welcher die Giermomentregelung an sich aktiv wird, muß eine
Rückwärtsfahrt mit Sicherheit ausgeschlossen werden. Dies ist
allein aufgrund der Signale der Raddrehzahlsensoren nicht
möglich, da solche Sensoren die Geschwindigkeit nur betrags
mäßig weitergeben, ohne Rückschlüsse auf die Fahrtrichtung
zuzulassen.
Die Situation ⟨6⟩ wird, wie schon zuvor beschrieben, er
mittelt, indem die gemessene Gierwinkelgeschwindigkeit Mess mit
der im Fahrzeugreferenzmodell 12 ermittelten Soll-
Gierwinkelgeschwindigkeit soll verglichen wird. Sind die
Vorzeichen entgegengesetzt und gilt dies auch für die
zeitlichen Ableitungen der beiden Größen, die Gierwinkel
beschleunigungen Mess und Mess so befindet sich das Fahrzeug
in einer rückwärts durchfahrenen Kurve. Die Vorzeichen der
Gierwinkelbeschleunigungen werden deshalb verglichen, damit
ausgeschlossen werden kann, daß die entgegengesetzten
Vorzeichen der Gierwinkelgeschwindigkeiten nicht nur aus einer
Phasenverschiebung herrühren, die durch die zeitlich
verzögerte Berechnung der Soll-Werte bedingt ist.
Sind die Bedingungen für eine Rückwärtsfahrt nicht erfüllt, so
liegt eine Kurvenfahrt in Vorwärtsrichtung vor. Ob diese
Kurvenfahrt mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt oder nicht,
wird in Raute 57 untersucht. Wie schon zuvor bei der
Geradeausfahrt in Raute 59 und 60 wird in Raute 57 zunächst
der Betrag der Longitudinalbeschleunigung along betrachtet. Ist
er kleiner als der Schwellwert alongmin, so liegt eine konstante
Kurvenfahrt vor, Situation ⟨7⟩. Bei einer Longitudinal
beschleunigung along, die betragsmäßig größer ist als der
Schwellenwert alongmin wird weiter in Raute 58 untersucht, ob die
Longitudinalbeschleunigung along positiv oder negativ ist. Bei
positiver Longitudinalbeschleunigung along befindet sich das
Fahrzeug in einer beschleunigten Kurvenfahrt, also Situation
⟨8⟩, während bei negativer Longitudinalbeschleunigung along eine
verzögerte Kurvenfahrt erkannt wird, entsprechend Situation
⟨9⟩.
Die Longitudinalbeschleunigung along kann auf verschiedene Weise
ermittelt werden. Sie kann beispielsweise aus der vom ABS-
Regler 7 bereitgestellten Referenzgeschwindigkeit vRef bestimmt
werden, wobei zu berücksichtigen ist, daß eine solche
Referenzgeschwindigkeit vRef während eines ABS-Eingriffs von
der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit abweichen kann. Für
einen ABS-Fall ist also eine Korrektur von vRef angebracht. Die
Longitudinalbeschleunigung along kann aber unter Umständen auch
direkt aus dem ABS-Regler übernommen werden, wenn dort eine
derartige Berechnung stattfindet.
Die Situationserkennung nach Fig. 3 wird ständig aufs Neue
durchfahren, wobei die zuletzt ermittelte Situation
gespeichert bleibt und in Raute 53 zur Verfügung steht.
Ein möglicher Ablauf zur Reibwertbestimmung der Fahrbahn ist
in Fig. 4 und 5 dargestellt. Eine Reibwertbestimmung erfolgt
danach nur dann, wenn der Giermomentregler in die Regelung
eintritt. Da bei Regeleintritt aber zunächst noch kein
abgeschätzter Reibwert vorhanden ist, wird zu Beginn der
Regelung der Reibwert µ = 1 gesetzt.
Spricht die Giermomentregelung aufgrund einer augenblicklichen
Fahrsituation an, so ist davon auszugehen, daß sich das
Fahrzeug zumindest in der Nähe des Grenzbereiches zu
instabilen Fahrsituationen befindet. Somit kann durch eine
Betrachtung der aktuellen Meßgrößen am Fahrzeug auf den
momentanen Fahrbahnreibwert geschlossen werden. Der dann beim
Eintritt in die Regelung ermittelte Reibwert bietet im
weiteren Verlauf die Basis für die Begrenzung der Sollgier
winkelgeschwindigkeit soll und somit auch für die an das GMR-
Regelgesetz 16 weitergegebene Regeldifferenz für die Gier
winkelgeschwindigkeit Δ. Die Bestimmung des Reibwerts erfolgt
erstmals bei Eintritt in die Regelung, verbunden mit einer
sich anschließenden Aktualisierungsphase für die Begrenzung
der Soll-Gierwinkelgeschwindigkeit auf physikalisch sinnvolle
Werte. Dabei wird - ausgehend vom ursprünglich vorgegebenen
Reibwert µ = 1 - beim Regelungseintritt ein maximaler
Reibwert bestimmt, der dann der Berechnung des Zusatz
giermomentes MG zugrundegelegt wird.
Dazu wird zunächst ein interner Reibwert int aus der
gemessenen Querbeschleunigung aquer und einem berechneten Wert
für die Längsbeschleunigung along berechnet, der unter der
Annahme, daß eine vollständige Kraftschlußausnutzung vorliegt,
dem momentanen Reibwert entspricht. Da aber davon ausgegangen
werden muß, daß beim Regelungseintritt der maximale Kraft
schluß noch nicht erreicht ist, wird dem internen Reibwert
int mittels einer Tabelle, einer Kennlinie oder eines
konstanten Faktors ein höherer Reibwert zugeordnet. Dieser
Reibwert wird dann der Regelung zugeführt. Somit ist es
möglich, im nächsten Rechenschritt mit einer an den Fahrbahn
reibwert angepaßten Soll-Gierwinkelgeschwindigkeit soll zu
rechnen und die Regelung zu verbessern. Auch während die
Giermomentregelung auf das Fahrzeug einwirkt, muß der
geschätzte Reibwert weiter aktualisiert werden, da sich
während der Regelung eine Reibwertänderung einstellen könnte.
Falls die Regelung aufgrund der Anpassung des Reibwertes im
Fahrzeugreferenzmodell durch die resultierende veränderte
Regeldifferenz der Gierwinkelgeschwindigkeit Δ nicht
aktiviert wird, wird der Reibwert bis zu einer Zahl TµEnd von
Schritten weiter aktualisiert. Wenn auch innerhalb dieser
Aktualisierungsphase die Giermomentregelung nicht einsetzt, so
wird der geschätzte Reibwert auf 1 zurückgesetzt.
Eine Anpassung bzw. Aktualisierung des geschätzten Reibwertes
kann in bestimmten Situationen auch ausbleiben. Derartige
Situationen sind beispielsweise Geradeausfahrt, Rückwärtsfahrt
oder Fahrzeugstillstand, also die Situationen ⟨0⟩ bis ⟨4⟩.
Dies sind Situationen, in denen ohnehin keine
Giermomentregelung vorgenommen wird, so daß auch eine
Reibwertabschätzung unnötig ist. Eine Aktualisierung des
Reibwertes kann dann unterbleiben, wenn die zeitliche
Ableitung des Reibwertes also negativ ist und der Betrag
der zeitlichen Ableitung des Lenkwinkels δ, also || eine
vorgegebene Schwelle überschreitet. Im letzteren Fall kann
davon ausgegangen werden, daß eine Änderung in der
Querbeschleunigung aquer auf einer Änderung des Lenkwinkels δ
beruht und nicht etwa auf einer Reibwertänderung.
Generell gilt für den auf diese Weise berechneten Reibwert,
daß es sich um einen mittleren Reibwert für alle vier
Fahrzeugräder handelt. Radindividuell kann auf diese Weise der
Reibwert nicht bestimmt werden.
Das Verfahren der Reibwertbestimmung wird nun anhand von Fig.
4 erläutert. In jeder Fahrsituation fließt in das
Fahrzeugverhalten der vorherrschende Fahrbahnreibwert nach
Feld 61 ein. Zur Bestimmung des zugehörigen Reibwertes wird
zunächst die gemessene Querbeschleunigung aquer gemäß Schritt 62
gefiltert. Das heißt, daß die gemessenen Werte entweder
geglättet werden oder aber die Kurve einen Tiefpaß durchläuft,
so daß keine extremen Spitzen auftreten. Schritt 63 umfaßt die
Situationserkennung nach Fig. 3. Die erkannte Fahrsituation
ist später für die Aktualisierungsphase in Schritt 74 von
Bedeutung. In Raute 64 wird abgefragt, ob die Notwendigkeit
eines Regeleingriffes gegeben ist. Einer solchen Rechnung wird
zunächst der Anfangsreibwert µ = 1 zugrundegelegt. Wird eine
Regelung für notwendig erachtet, so wird in Raute 65
abgefragt, ob dies auch der Zustand bei Ende des vorherigen
Durchlaufs der Reibwertbestimmung war. Für den Fall, daß es
sich hier um einen Regelungseintritt handelt, hat es zuvor
keine Erkennung auf Regelung ergeben, so daß folglich in
Schritt 67 ein interner Reibwert int erstmals bestimmt wird.
Seine Berechnung erfolgt anhand folgender Gleichung:
F 2.1
Dabei ist g die Gravitationskonstante g = 9,81 m/s².
Als nächstes wird in Schritt 68 der Parameter regold für
Schritt 65 auf 1 gesetzt. Außerdem wird der Zählparameter Tu
auf 1 gesetzt entsprechend der Tatsache, daß die erste
Reibwertbestimmung des internen Reibwertes int erfolgt ist. In
Schritt 69 erfolgt eine Zuordnung eines geschätzten Reibwertes
zum berechneten internen Reibwert int. Dies geschieht unter
der Annahme, daß die existierenden Beschleunigungskomponenten
noch nicht auf einer vollen Kraftschlußausnutzung beruhen. Der
geschätzte Reibwert liegt also in der Regel zwischen dem
ermittelten internen Reibwert int und 1. Damit ist die
Reibwertbestimmung abgeschlossen.
Beim nächsten Durchlauf dieser Reibwertbestimmung wird also -
unveränderte Fahrsituation vorausgesetzt - in Raute 65 auf
regold = 1 entschieden. Auch hier wird im weiteren Verlauf dann
ein int bestimmt, welches an die Stelle des im vorhergehenden
Durchlauf bestimmten int tritt. Eine Aktualisierung der in Feld
68 bestimmten Parameter erfolgt nicht, da die Aktualisierung
von int während einer Regelung erfolgt ist. Schon im Durchlauf
zuvor war regold auf 1 gesetzt worden und bleibt unverändert.
Die Zahl Tµ der durchgeführten Durchläufe bleibt weiterhin 1,
da sie nur dann weitergezählt wird, wenn keine Regelung
stattfindet. Auch dem aktualisierten Wert für int wird dann -
wie schon zuvor beschrieben - mittels einer Tabelle, einer
nicht linearen Relation oder aber eines konstanten Faktors ein
geschätzter Reibwert zugeordnet.
Wird in einem Durchlauf in Raute 64 festgestellt, daß eine
Regelung nicht erforderlich ist, so wird weiter in Raute 71
abgefragt, ob der Parameter regold für die Regelung zuletzt auf
0 oder 1 gesetzt wurde. Ist er im letzten Durchlauf auf 1
gesetzt worden, so wird in Raute 72 die Zahl Tµ der
Durchläufe abgefragt. Dieses Tµ beträgt 1, wenn im letzten
Durchlauf eine Regelung erfolgt ist. Wurde eine Regelung nur
im vorletzten Durchlauf vorgenommen, so ist Tµ = 2 und so
weiter. Solange das Tµ im Schritt 72 ein bestimmtes TµEnd noch
nicht erreicht hat, wird es im Schritt 73 um 1 erhöht und in
Schritt 74 eine erneute Aktualisierung des internen Reibwertes
int vorgenommen. Wenn dann in einem der folgenden Durchläufe
die Zahl TµEnd erreicht wird, ohne daß eine Regelung
stattgefunden hat, so wird der Parameter regold für die
Regelung wieder auf 0 zurückgesetzt (75). Der geschätzte Reibwert
wird dem Ausgangsreibwert µ = 1 gleichgesetzt. Damit ist die
Aktualisierungsphase für den Reibwert beendet.
Wenn dann beim nächsten Durchlauf in Raute 64 wieder erkannt
wird, daß keine Regelung erforderlich ist, so wird in Raute
71 mit regold = 0 der Ausgangsreibwert = 1 im Feld 76
beibehalten. Erst wenn in Raute 64 die Notwendigkeit eines
Regeleingriffs erkannt wird, wird wieder eine
Reibwertbestimmung vorgenommen.
Die Kriterien für eine Aktualisierung des internen Reibwerts
int nach Schritt 74 sind in Fig. 5 dargestellt. Ausgehend von
der Vorgabe im Feld 77, daß der interne Reibwert int zu
aktualisieren ist, werden in Schritt 78 die zeitlichen
Ableitungen der zuvor gebildeten geschätzten Reibwerte oder
int sowie des Lenkwinkels δ gebildet. Wenn dann in Raute 79
erkannt wird, daß das Fahrzeug weder stillsteht noch
geradeausfährt, daß also eine der Situationen ⟨6⟩ bis ⟨9⟩
vorliegt, so werden die Ergebnisse aus Schritt 78 in Schritt
80 ausgewertet. Nur dann, wenn - wie bereits zuvor erläutert -
ein sinkender Reibwert nicht auf ein Lenkmanöver
zurückzuführen ist, wird eine Reibwertbestimmung vorgenommen.
Keine Reibwertaktualisierung erfolgt, wenn entweder das
Fahrzeug sich bei einer Geradeausfahrt - vorwärts oder
rückwärts - oder im Fahrzeugstillstand befindet oder aber ein
Absinken des geschätzten Reibwertes auf ein Lenkmanöver
zurückzuführen ist.
Ein Maß für die Stabilität eines Fahrzustandes ist der
vorherrschende Schwimmwinkel β sowie dessen zeitliche
Ableitung, die Schwimmwinkelgeschwindigkeit . Die Bestimmung
dieser Werte wird im folgenden erläutert.
Die kinematische -Bestimmung 14 beinhaltet nichts anderes,
als daß - losgelöst von irgendwelchen Fahrzeugmodellen - die
Schwimmwinkelgeschwindigkeit aus gemessenen bzw. aus anhand
gemessener Werte berechneten Größen folgendermaßen nach rein
physikalischen Betrachtungen ermittelt wird:
Die Beschleunigung aquer des Fahrzeugschwerpunktes quer zur Längsachse in der Bewegungsebene wird gemessen. Der Schwerpunkt des Fahrzeugs bewegt sich mit dem Geschwindig keitsvektor v relativ zu einem Intertialsystem:
Die Beschleunigung aquer des Fahrzeugschwerpunktes quer zur Längsachse in der Bewegungsebene wird gemessen. Der Schwerpunkt des Fahrzeugs bewegt sich mit dem Geschwindig keitsvektor v relativ zu einem Intertialsystem:
F 2.2
Dabei bezeichnet Ψ den Gierwinkel und β den Schwimmwinkel. Der
Beschleunigungsvektor ª ergibt sich als Ableitung nach der
Zeit t zu:
F 2.3
Der Beschleunigungssensor mißt die Projektion des
Beschleunigungsvektors auf die Querachse des Fahrzeugs:
F 2.4
F 2.5
Nach einer Linearisierung der trigonometrischen Funktionen
(sinβ=β; cosβ=1) kann man die Gleichung umformulieren zu
F 2.6
Die Schwimmwinkelgeschwindigkeit kann nun entsprechend der obigen Differentialgleichung berechnet werden. Als Meßgröße
gehen neben der Querbeschleunigung aquer die
Gierwinkelgeschwindigkeit , die skalare
Fahrzeuggeschwindigkeit v und deren zeitliche Ableitung ein.
Zur Ermittlung von β kann das der vorherigen Rechnung
numerisch integriert werden, wobei für die erste -Bestimmung
=0 angenommen wird. Eine Vereinfachung ergibt sich, wenn
generell der letzte Term vernachlässigt wird, so daß kein β
bestimmt werden muß.
Das vorgeschlagene Verfahren hat den Vorteil, daß die
Schwimmwinkelgeschwindigkeit direkt aus den Sensorsignalen
hergeleitet ist und damit auch im nichtlinearen Bereich der
Querdynamik ermittelt werden kann. Nachteilig wirken sich die
Empfindlichkeit des Verfahren gegenüber Meßrauschen und das
Aufintegrieren von Meßfehlern aus, wodurch eine
Schwimmwinkelbestimmung möglicherweise sehr ungenau wird.
Diese Nachteile werden durch die Kombination mit einem
modellgestützten Verfahren umgangen. Wie eine derartige
Kombination von kinematischer und auf ein Beobachtermodell
gestützter Bestimmung der Schwimmwinkelgeschwindigkeit
gestaltet sein kann, zeigt Fig. 6, die anstelle des
gestrichelt eingezeichneten Blocks 18 in Fig. 2 einfügbar ist.
In ein solches modellgestütztes Verfahren fließt zusätzlich
noch als Eingangsgröße der Lenkwinkel δ ein, wie durch einen
gestrichelten Pfeil angedeutet ist. Durch eine gegenseitige
Beeinflussung und Korrektur der kombinierten Bestimmungs
methoden der Schwimmwinkelgeschwindigkeit wird auch eine
weniger fehlerhafte Berechnung des Schwimmwinkels β selbst
möglich, so daß dieser dann auch als der Regelung zur
Verfügung gestellt werden kann. Dies ist ebenfalls durch einen
gestrichelten Pfeil angedeutet.
Mit der Darstellung nach Fig. 6 läßt sich der gestrichelt
umrandete Bereich 18 aus Fig. 2 ersetzen. Damit wird es
möglich, nicht nur die vorliegende Schwimmwinkelgeschwindig
keit , sondern auch den vorherrschenden Schwimmwinkel β zu
bestimmen.
Im Gegensatz zu einer rein kinematischen Berechnung der
Schwimmwinkelgeschwindigkeit wird hier zusätzlich zur
kinematischen -Bestimmung 83 ein Beobachterfahrzeugmodell 84
zur Feststellung des Fahrzustandes herangezogen. Als Eingangs
größe erhält das Beobachterfahrzeugmodell 84 - genauso wie das
Fahrzeugreferenzmodell 12 zur Bestimmung der Gierwinkelge
schwindigkeit - den Lenkwinkel δ. Die gefilterte Fahrzeug
referenzgeschwindigkeit vRefFil fließt als Parameter ein. Die
meßbaren Ausgangsgrößen Querbeschleunigung aquer und Gierwinkel
geschwindigkeit -Mess werden zur kinematischen -Bestimmung 83
benötigt, nicht jedoch für das Beobachterfahrzeugmodell 84,
welches diese Größen im Prinzip selbst kreiert. Ein weiterer
Term Y, der im einfachsten Fall identisch ist mit dem vom GMR-
Regelgesetz berechneten Zusatzgiermoment, stellt die
Änderungen des Fahrzeugverhaltens dar, die durch einen
Regeleingriff verursacht sind. Y dient also dazu, das
nachgebildete Fahrzeug des Beobachters denselben Bedingungen
auszusetzen, wie das reale Fahrzeug.
Außer einer Schwimmwinkelgeschwindigkeit Obs gibt das
Beobachterfahrzeugmodell auch noch einen Wert für die
Gierwinkelbeschleunigung Obs. Die aus der kinematischen -
Bestimmung herrührende Größe für die Schwimmwinkelge
schwindigkeit wird nach Durchlauf des Tiefpasses mit einem
Wichtungsfaktor k multipliziert, während die aus dem
Beobachterfahrzeugmodell stammende Größe für die Schwimm
winkelgeschwindigkeit Obs Y nach Addition mit einem
Korrekturfaktor aus der gemessenen Gierwinkelgeschwindigkeit
multipliziert mit einem die Größe der Korrektur bestimmenden
Faktor h - mit einem Wichtungsfaktor (1-k) multipliziert wird.
Der Wert von k liegt dabei immer zwischen 0 und 1. Ohne
Beobachterfahrzeugmodell wäre k = 1. Nach Addition der beiden
Schwimmwinkelgeschwindigkeiten wird die Summe aufintegriert zu
einem geschätzten Schwimmwinkel . Dieser wird neben der
kinematischen Schwimmwinkelgeschwindigkeit ebenfalls der
Regelung zur Verfügung gestellt. Außerdem wird der Schwimm
winkel sowohl zur kinematischen -Bestimmung 83 als auch zum
Beobachterfahrzeugmodell 84 weitergegeben. Eine ähnliche
Korrekturgröße stellt die vom Beobachterfahrzeugmodell 84
berechnete Gierwinkelbeschleunigung Obs dar.
Zunächst wird diese zu einer Gierwinkelgeschwindigkeit
aufintegriert und fließt zum einen an das Beobachter
fahrzeugmodell 84 zurück und wird andererseits von der
gemessenen Gierwinkelgeschwindigkeit Mess abgezogen. Diese
Differenz wird mit einem Faktor h₂ multipliziert, welcher die
Größe der kommenden Regelschritte in der Korrektur des
Beobachterfahrzeugmodells 84 bestimmt und mit der Dimension
1/s versehen ist. Die mit diesem Faktor h₂ multiplizierte
Gierwinkelgeschwindigkeit hat somit dieselbe Dimension wie die
Gierwinkelbeschleunigung , so daß beide Größen miteinander
addiert werden können und nach weiterer Integration eine
rückfließende Korrekturgröße für die Gierwinkelgeschwindigkeit
bilden. Im Verlauf einer Giermomentregelung nimmt der Term Y
von Null abweichende Werte entsprechend dem aufgebrachten
Zusatzgiermonent MG an. Durch Division durch das Gierträg
heitsmoment 0 des Fahrzeugs enthält Y ebenfalls die Dimension
einer Gierwinkelbeschleunigung und wird zur Summe der
Gierwinkelbeschleunigungen hinzuaddiert, so daß die
aufintegrierte Korrekturgröße auch die Regeleinflüsse
berücksichtigt.
Wenn nach Fig. 6 ein Beobachterfahrzeugmodell 84 vorhanden
ist, welches eine zuverlässigere Bestimmung des Schwimmwinkels
β erlaubt, als es mit einer reinen kinematischen Bestimmung
der Schwimmwinkelgeschwindigkeit und Aufintegration möglich
wäre, kann der so bestimmte Schwimmwinkel auch an den
eigentlichen Giermomentregler 10 weitergegeben werden.
Die kinematische -Bestimmung, die in Kombination mit einem
Beobachterfahrzeugmodell abläuft, ist in Fig. 7 dargestellt.
Wie schon aus Fig. 6 ersichtlich, gehen die Querbeschleunigung
aquer und die Gierwinkelgeschwindigkeit Mess als gemessene
Ausgangsgrößen in die Rechnung 91 nach Gleichung F 2.6 ein.
Die gefilterte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vRefFil wird in
Feld 93 differenziert zur Fahrzeugreferenzbeschleunigung Ref,
die in Feld 94 durch die gefilterte Fahrzeugreferenzge
schwindigkeit vRefFil dividiert wird, was nach nichtlinearer
Multiplikation 95 zu einem Faktor fβ führt. Diese nichtlineare
Multiplikation 95 bewirkt, das bei kleinem Quotienten aus Ref
und vRefFil der Faktor fβ gleich Null gesetzt wird, so daß dieser
Faktor, der vor dem Schwimmwinkel steht, vernachlässigt
werden kann. Nur dann, wenn die Fahrzeugbeschleunigung Ref
eine signifikante Größe erreicht, wird der Schwimmwinkel β bei
der kinematischen --Bestimmung berücksichtigt. Das hierbei
verwendete ist das kombinierte , wie es sowohl als Größe
für die Regelung als auch zur Rückkopplung nach Fig. 6
verwendet wird. Nach der Rechnung 91 durchläuft der ermittelte
Wert für die Schwimmwinkelgeschwindigkeit wie schon zuvor be
schrieben einen Tiefpaß 92 und ergibt die geschätzte Schwimm
winkelgeschwindigkeit .
Wie das Beobachterfahrzeugmodell 84 aus Fig. 6 arbeitet, ist
in Fig. 8 dargestellt. Hierbei wurde eine Matrizendarstellung
gewählt, wobei "→" skalare und "⇒" mehrdimensionale Gebilde
darstellen.
Die Matrizendarstellung geht aus von den Gleichungen F 1.1 bis
F 1.3. Dabei sind die Zustandsgrößen β und zu einem
Zustandsvektor x(t) zusammengefaßt, so daß sich folgendes
Gleichungssystem ergibt:
F 2.7
(t) = A(v(t)) x(t) + B(v(t)) u(t)
mit der Systemmatrix A(v(t)), der Eingangsmatrix B(v(t)), dem
Zustandsvektor x(t) und dem Eingangsvektor u(t):
F 2.8
Der Eingangsvektor u(t) enthält als Eingangsgrößen den
Lenkwinkel δ und den Term Y, der das durch die
Giermomentregelung erzeugte Zusatzgiermoment darstellt.
Anstelle von Wichtungsfaktoren werden zur gewichteten Addition
der ermittelten Größen eine Wichtungsmatrix K₁ und ein
Wichtungsvektor k₂ verwendet.
F 2.9
Zur Ausblendung der Zustandsgrößen werden zwei Vektoren c b und
c eingeführt, die jeweils eine Komponente des Zustandsvektors
x(t) löschen:
F 2.10
Die Dynamik des Beobachter-Fahrzeugmodells, also die Größe der
Korrekturschritte wird durch einen Vektor h bestimmt, dessen
erste Komponente h₁ dimensionslos ist und dessen zweite
Komponente h₂ die Dimension (1/s) aufweist:
F 2.11
Ausgehend von dem Fahrzeugmodell in der Zustandsraum
beschreibung (F 1.1 und F 1.2) ergibt sich dann die im folgenden
beschriebene Struktur zur Bestimmung des Schwimmwinkels β
mittels eines Beobachters nach Fig. 8.
In Fig. 8 ist das Fahrzeug 101 lediglich zur Unterscheidung
zwischen Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen dargestellt. Es ist
nicht Bestandteil des kombinierten Verfahrens zur Bestimmung
der Schwimmwinkelgeschwindigkeit .
Im Addierer 104 werden die Systemgleichungen nach F 2.7
gebildet. Hierzu wird die System-Matrix A mit dem
Zustandsvektor x multipliziert und die Eingangsmatrix d mit
den Eingangsgrößen δ und Y also dem Eingangsvektor u
multipliziert.
Als einziger veränderlicher Parameter fließt sowohl in die
System-Matrix A als auch in die Eingangsmatrix B die aktuelle
Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vRefFil ein. Die durch Addition
im Addierer 104 gebildete zeitliche Ableitung des
Zustandvektors x wird nun mit der Wichtungsmatrix K₁ nach F 2.9
multipliziert und einem weiteren Addierer 105 zugeführt.
Parallel zu diesen Vorgängen wird im direkten Verfahren 103
eine Schwimmwinkelgeschwindigkeit abgeschätzt. Hierzu werden
die gefilterte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vRefFil sowie
deren im Differenzierer 102 (identisch mit 93 in Fig. 7)
ermittelte zeitliche Ableitung Ref, die gemessene Quer
beschleunigung aquer sowie die gemessene Gierwinkelge
schwindigkeit Mess- nach Gleichung F 2.6 verwendet. Dabei wird
im ersten Schritt der letzte Term der Gleichung vernach
lässigt, da noch kein Wert des Schwimmwinkels β vorliegt. Nach
Ermittlung der Schwimmwinkelgeschwindigkeit durchläuft diese
noch, wie bereits in Fig. 7 dargestellt, den Tiefpaß 92,
worauf die daraus resultierende geschätzte Schwimmwinkel
geschwindigkeit der weiteren Rechnung zur Verfügung gestellt
wird. Dieses entspricht dem , welches in Fig. 2 aus dem
gestrichelt eingezeichneten Feld herausgeführt ist. Der Skalar
wird mit dem Wichtungsvektor k₂ multipliziert, so daß daraus
ein Vektor resultiert, dessen erste Komponente die Dimension
einer Winkelgeschwindigkeit hat und dessen zweite Komponente
gleich Null ist. Auch dieser Vektor wird dem Addierer 105
zugeführt. Der aus der Summe der nach Gleichung F 2.7
gebildeten zeitlichen Ableitung des Zustandsvektors x und
des aus der Multiplikation mit k₂ gewonnenen Vektors
resultierende Vektor wird im Integrierer 106 zum Zustands
vektor x aufintegriert. Durch skalare Multiplikation mit
Vektoren c b und c wird jeweils eine der Komponenten β bzw.
aus dem Zustandsvektor als Skalar ausgeblendet und weiter
verarbeitet. Während das ausgeblendete zum einen dem GMR-
Regelgesetz 16 und zum anderen dem direkten Verfahren 103
zugeführt wird, wird das berechnete innerhalb des
kombinierten Verfahrens lediglich als Zustandsgröße innerhalb
des Beobachters und zur Schätzfehlerbestimmung verwendet. Im
Addierer 107 wird hierzu die Differenz gebildet zwischen der
aus dem Beobachterfahrzeugmodell ermittelten Gierwinkelge
schwindigkeit und der gemessenen Gierwinkelgeschwindigkeit
Mess. Diese Differenz wird mit einem Vektor h multipliziert,
dessen erste Komponente dimensionslos ist und die Größe der
Korrekturschritte für die Schwimmwinkelgeschwindigkeit
festlegt und dessen zweite Komponente die Dimension s-1 trägt
und die Größe der Regelschritte bei der Korrektur der Gier
winkelgeschwindigkeit bestimmt.
Auch der Schwimmwinkel wird als Korrekturgröße rückgeführt,
und zwar in das direkte Verfahren der kinematischen -Be
stimmung nach Fig. 7, so daß im darauffolgenden Regelschritt
auch der letzte Term der Gleichung F 2.6 mit einem Wert belegt
werden kann.
Durch die gegenseitige Korrektur der beiden Rechenverfahren,
also der Berechnung anhand eines Fahrzeugmodells und der
Berechnung anhand kinematischer Betrachtungen, ist eine
wesentlich genauere Bestimmung des Schwimmwinkels möglich, so
daß auch dieser als Regelgröße dem GMR-Regelgesetz 16
zugeführt werden kann.
Nachfolgend wird das Fahrzeugreferenzmodell anhand der Fig. 9
bis 15 erläutert.
In Fig. 9 ist der Regelkreis gemäß Fig. 1 und Fig. 2 zur
Regelung der Fahrstabilität eines Fahrzeugs nochmals
vereinfacht dargestellt. Dabei wurden die Regler 7 bis 9 in
Fig. 1, die zugehörige Prioritätsschaltung 3 und das
Motormanagement 6 weggelassen sowie die Verteilungslogik 2 mit
der Drucksteuerung 5 vereint dargestellt. Innerhalb des
Regelkreises wird ein zusätzliches Giermoment MG um die
Hochachse des Fahrzeuges berechnet und eingestellt, damit die
vom Fahrer gewünschte Kurvenbahn eingehalten wird. Das
zusätzliche Giermoment MG wird dabei durch gezielte
Bremsvorgänge an den einzelnen Rädern erzeugt, wobei der
Verlauf der Bremsvorgänge und die Auswahl der zu bremsenden
Räder durch die Verteilungslogik 2 festgelegt wird. Die ge
wünschte Fahrtrichtung legt der Fahrer durch eine
entsprechende Winkelstellung des Lenkrades fest. Das Lenkrad
ist in einem festen Übersetzungsverhältnis (Lenkübersetzung)
mit dem gelenkten Rädern gekoppelt. Auf diese Weise wird ein
bestimmter Lenkwinkel δ der Räder eingestellt.
In dem GMR-Regler 10 ist ein sog. Fahrzeugreferenzmodell 12
(Fig. 2) = 302 (Fig. 9) vorgesehen, das mit Eingangsdaten
(Geschwindigkeit v, repräsentiert durch vRef, Lenkwinkel δ)
beliefert wird. Im Fahrzeugreferenzmodell 302 wird aufgrund
der Eingangsdaten berechnet, wie groß die Änderung des Gier
winkels pro Zeiteinheit (Gierwinkelgeschwindigkeit Soll) sein
soll. In einem nachgeschalteten Vergleicher 303 wird der
Sollwert der Gierwinkelgeschwindigkeit Soll mit dem gemessenen
Istwert der Gierwinkelgeschwindigkeit Mess verglichen. Als
Ausgangswert gibt der Vergleicher 303 eine Ausgangsgröße Δ
ab, die der Differenz zwischen Soll und Mess entspricht. Der so
festgestellte Differenzwert wird einem Regelgesetz 16 zur
Steuerung des Giermoments zugeführt. Das Regelgesetz errechnet
aufgrund von Δ ein zusätzliches Giermoment MG, welches der
Verteilungslogik 2 zugeführt wird. Die Verteilungslogik 2 legt
aufgrund des zusätzlichen Giermoments MG und ggf. eines
Wunsches des Fahrers nach Druckaufbau in den Bremsen pFahrer
Ausgangsgrößen fest. Dies können Bremsdruckwerte oder Ventil
schaltzeiten sein.
Auch im Bereich kleiner Geschwindigkeiten ist eine optimale
Arbeitsweise des Fahrzeugreferenzmodells 302 wichtig. Zu
diesem Zweck kann das Fahrzeugreferenzmodell 302 zusätzlich zu
dem oben beschriebenen linearen dynamischen Einspurmodell 311
auch mit einem stationären Kreisfahrtmodell 306 versehen sein.
Für die stationäre Kreisfahrt gilt
F 2.12
F 2.13
mit
F 2.14
Dabei gilt:
v = vorn; h = hinten; m = Masse; l = Abstand der Achse vom Schwerpunkt; Korr-, βkorr = Korrekturglieder für , β.
v = vorn; h = hinten; m = Masse; l = Abstand der Achse vom Schwerpunkt; Korr-, βkorr = Korrekturglieder für , β.
Für das lineare dynamische Einspurmodell gelten die
Systemgleichungen F 1.1 und F 1.2.
Die Umschaltung zwischen den Rechenmodellen 306 und 311 wird
durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Umschalter im
Fahrzeugreferenzmodel 302 in Abhängigkeit von der Geschwindig
keit des Fahrzeugs automatisch vorgenommen. Dabei ist für die
Umschaltvorgänge von einem Modell zum anderen eine Hysterese
von einigen km/h vorgesehen. Unterhalb der Schaltschwelle wird
die Soll-Gierwinkelgeschwindigkeit Soll nach dem Modell der
stationären Kreisfahrt 306 berechnet. Überschreitet die
Geschwindigkeit von einer niedrigen Geschwindigkeit kommend
die in dieser Richtung geltende Schwelle, so wird die
Berechnung des Sollwertes der Gierwinkelgeschwindigkeit soll
mit Hilfe des dynamischen Einspurmodells 311 vorgenommen.
Hierdurch lassen sich die für die Regelung bei höheren Ge
schwindigkeiten besonders wichtigen dynamischen Vorgänge in
das Modell miteinbeziehen.
Beim Übergang von dem Kreisfahrtmodell 306 zu dem
Einspurmodell 311 werden die durch das Kreisfahrtmodell
berechneten Sollwerte wie soll und β als Startwerte für das
Einspurmodell eingesetzt. Hierdurch werden Einschwingvorgänge
beim Umschalten vermieden. Die weitere Berechnung erfolgt nun
mit Hilfe des Einspurmodells 311 solange, bis die bei
abnehmender Geschwindigkeit niedrigere Geschwindigkeits
schwelle unterschritten wird. Um auch hier Einschwingvorgänge
gering zu halten, werden die für das Kreisfahrtmodell not
wendigen Korrekturfaktoren Korr und βkorr mit den zuvor in dem
Einspurmodell berechneten Werten für soll und β sowie mit den
Eingangsgrößen Geschwindigkeit vref Lenkwinkel δ errechnet.
Die Korrekturwerte haben folgende Größe:
F 2.15
F 2.16
Diese Korrekturfaktoren nehmen in ihrem Einfluß über die Zeit
exponentiell ab nach der Gesetzmäßigkeit:
F 2.17
korr(n+1) = korr(n) * λ
wobei λ Werte zwischen 0 und kleiner 1 annehmen kann. Mit n
bzw. n+1 werden die Rechendurchläufe gezählt.
Hierdurch werden sprungartige Änderungen vermieden, da im
stationären Fall die beiden Berechnungsmethoden unter
schiedliche Ergebnisse liefern. Somit ist durch den Rechen
modellwechsel die Möglichkeit gegeben, bis zu Geschwindig
keiten von v = 0 km/h die Sollwerte für die Regelung recht
präzise zu bestimmen.
Im Zusammenhang mit Fig. 9 wurde erläutert, daß als Fahr
zeugrechenmodelle unterschiedliche Modelle in Frage kommen.
Ein bevorzugtes Modell kann dabei das der stationären
Kreisfahrt sein. Nach diesem Modell läßt sich die Gierwinkel
geschwindigkeit -soll nach der oben angegebenen Formel
berechnen. Will man nun ein derartiges Fahrzeugrechenmodell
darstellen, so bietet es sich an, einer
Rechenschaltung die gemessenen Werte λ und vRef zuzuführen
und als Ausgangswert dann den Sollwert der Gierwinkelgeschwin
digkeit soll abzugreifen.
Im folgenden wird ein äußerst einfaches Modell zum Ermitteln
einer Sollgierwinkelgeschwindigkeit hergestellt. Es soll eine
Alternative sein zu dem vorher beschriebenen Kombinations
modell. Es zeichnet sich dadurch aus, daß mit wenig Rechen
leistung ein akzeptables Ergebnis erzielt wird.
Nach diesem Modell wird die Sollgierwinkelgeschwindigkeit soll
berechnet zu
F 2.18
Diese Gleichung ergibt sich aus F 2.12, mit Gleichung F 2.14
und F 2.15, wenn man die Steifigkeiten c und c sehr groß
annimmt.
Dieser Ansatz beruht auf den folgenden Überlegungen.
Bei dem bisher beschriebenen Fahrzeugreferenzmodell wird die
Sollgierwinkelgeschwindigkeit soll entweder mittels eines
dynamischen Fahrzeugmodells (z. B. eines Einspurmodells) oder
durch ein statisches Modell (stationäre Kreisfahrtwert
genannt) berechnet und mit der gemessenen Gierwinkel
geschwindigkeit -Mess verglichen. Bei jedem dieser Ansätze hängt
aber die Vorgabe (und damit auch der Regelungseingriff) direkt
von der Güte des Fahrzeugmodells ab. Da es sich hierbei um
lineare Ersatzmodelle handelt, weicht das Modell in einigen
Fällen deutlich vom tatsächlichen Fahrzeugverhalten ab.
Verändert sich zusätzlich das wirkliche Fahrzeugverhalten
aufgrund von z. B. Beladung oder Verschleiß einzelner
Komponenten, so beschreibt das Modell das Fahrzeug nur
unzureichend. Demzufolge sollte mittels einer fortlaufenden
Parameterschätzung eine Modellanpassung durchgeführt werden,
wobei folgende Probleme auftreten:
Für die Schätzung muß eine Anregung vorhanden sein, d. h. der Fahrer müßte das Fahrzeug mittels Lenkvorgabe im linearen Bereich (<0.4g) ausreichend anregen. Dies trifft bei normaler Fahrt kaum zu.
Für die Schätzung muß eine Anregung vorhanden sein, d. h. der Fahrer müßte das Fahrzeug mittels Lenkvorgabe im linearen Bereich (<0.4g) ausreichend anregen. Dies trifft bei normaler Fahrt kaum zu.
Weiter ist es nicht möglich, alle Parameter des linearen
Einspurmodells direkt zu schätzen. Somit müßten bestimmte
Parameter fest vorgewählt werden.
Die Regelung auf der Basis von Modellannahmen kann also immer
nur bezüglich der Modellvorgaben eine zufriedenstellende
Lösung bieten. In vielen Fällen kann es daher ausreichend
sein, nach einem einfacheren Regelungsprinzip vorzugehen.
Ein wichtiges Ziel der Fahrstabilitätsregelung ist es, das
Fahrverhalten so abzustimmen, daß die Reaktion des Fahrzeugs
auf Lenk-, Brems- und Gaspedaleingaben des Fahrers stets
vorhersehbar und gut kontrollierbar ist. Demzufolge müssen
unter- und übersteuernde Betriebszustände des Fahrzeugs
erkannt und durch einen entsprechenden Bremsen- bzw.
Motormanagementeingriff auf neutrales Verhalten hin korrigiert
werden.
Die Idee für ein vereinfachtes Regelungsprinzip besteht darin,
ein direktes Maß für unter-/übersteuerndes Verhalten als
Regelgröße zu verwenden. Nach einer der Definition für das
Steuerverhalten eines Kraftfahrzeuges werden dazu die
mittleren Schräglaufwinkel der Vorder- und Hinterachse (αv, αx)
verglichen. Bei größeren Schräglaufwinkeln vorn hat das
Fahrzeug danach ein untersteuerndes, im umgekehrten Fall ein
übersteuerndes Verhalten. Neutrales Verhalten liegt
definitionsgemäß vor, wenn die Schräglaufwinkel vorne und
hinten gleich sind. Somit gilt
F 2.19
< 0: untersteuernd
αv-αh = 0: neutral
< 0: übersteuernd
αv-αh = 0: neutral
< 0: übersteuernd
Auf Basis der Schräglaufwinkeldifferenz ist es also möglich,
den augenblicklichen Fahrzustand des Fahrzeugs direkt zu
bestimmen. Verwendet man als Ansatz das Einspur-Fahrzeugmodell
(Fig. 10), lassen sich daraus die Schräglaufwinkel in
Abhängigkeit vom Lenkwinkel δ, dem Schwimmwinkel β, der
Gierwinkelgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit v
ableiten, und zwar wie folgt:
F 2.20a
F 2.20b
Da der Schwimmwinkel nicht direkt meßbar bzw. einfach
berechenbar ist, kann keine explizite Berechnung der einzelnen
Schräglaufwinkel vorgenommen werden. Wird aber deren Differenz
gebildet, so ist es möglich, diese Größe auf Basis der
vorhandenen Meßgrößen (Lenkwinkel, Gierwinkelgeschwindigkeit),
der aus dem ABS-Regler bekannten Fahrzeugreferenzgeschwin
digkeit vRef und dem konstanten Radstand l zu berechnen.
F 2.21
Damit steht eine Größe zur Verfügung, die als Maß für
Unter-/Übersteuern verwendet werden kann.
Betrachtet man weiter den bekannten Zusammenhang zwischen dem
momentanen Kurvenradius R der Kurvenbahn des
Fahrzeugschwerpunktes und der Schräglaufwinkeldifferenz
F 2.22
so ist zu erkennen, daß unter der Annahme
F 2.23
αv-αh = 0
eines neutralen Fahrzustands F 2.19 der Kurvenradius R nur noch
durch den Lenkwinkel δ bestimmt wird, nämlich
F 2.24
Es ist daher eine Regelung möglich, die als Regelgröße direkt
die berechnete Schräglaufwinkeldifferenz verwendet. Vorgabe
für diese Regelung ist es, die Regelgröße betragsmäßig klein
zu halten, um so in etwa neutrales Verhalten zu erreichen.
Eventuell ist es sinnvoll, diese Toleranzschwelle asymmetrisch
anzusetzen, so daß in Richtung übersteuerndes Verhalten die
Toleranz geringer gewählt werden kann.
Nach diesen Überlegungen läßt sich die Sollgiergeschwindigkeit
soll berechnen (F 2.18). Diese Sollgiergeschwindigkeit soll wird
dann mit Mess- verglichen und gemäß Fig. 1 der Regelung
zugrundegelegt.
Eine Regelung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs hat nur solange
Sinn, wie die Haftung der Fahrzeugräder auf der Fahrbahn er
laubt, das errechnete Zusatzdrehmoment am Fahrzeug wirksam
werden zu lassen.
Beispielsweise ist es unerwünscht, daß die Regelung das Fahr
zeug auf jeden Fall auf die durch den Lenkwinkel δ vorgegebene
Kurvenbahn zwingt, wenn das Lenkrad zu stark oder zu schnell
hinsichtlich der bestehenden Fahrzeuggeschwindigkeit
eingeschlagen wurde.
Es sollte daher verhindert werden, daß soll unter allen Umstän
den, gemäß dem gewählten Fahrzeugreferenzmodell zur Vorgabe
gemacht wird. Folgt man allein dem Referenzmodell, dann kann
dies nämlich unter unglücklichen Umständen dazu führen, daß
bei versehentlich zu groß eingestelltem Lenkradwinkel bei
gleichzeitig hoher Geschwindigkeit über das dann auch zu große
soll die tatsächliche Gierwinkelgeschwindigkeit so weit ver
stellt wird, daß im Extremfall das Fahrzeug sich um die eigene
Achse dreht, während es sich mit seinem Schwerpunkt im wesent
lichen geradeaus bewegt. Dieser Zustand ist für den Fahrer
noch sehr viel ungünstiger als der Zustand, bei dem das Fahr
zeug aufgrund der schlechten Reibungsverhältnisse dem Fahrer
wunsch nicht zu folgen vermag und stark untersteuernd gerade
ausschiebt. Denn in letzterem Falle wird das Fahrzeug wenig
stens nur geradeaus fahren und sich nicht gleichzeitig dabei um
die eigene Achse drehen. Um diese in Sonderfällen nachteiligen
Folgen zu vermeiden, sind im Fahrzeugreferenzmodell zusätzlich
Rechenalgorithmen vorgesehen, welche es gestatten, über den
Reibwert die für die gerade gemessene Geschwindigkeit gül
tige maximale Gierwinkelgeschwindigkeit Sollmax festzulegen. Das
wird in der Reibwerterkennung 13 bestimmt. Die
Rechenalgorithmen basieren auf der Theorie der stationären
Kreisfahrt, für die gilt, daß
= aquer/v ist (F 2.18).
Die maximal zulässige Querbeschleunigung aqlim läßt sich im we
sentlichen als Funktion des Reibwertes der Geschwindigkeit v,
der Längsbeschleunigung along sowie ggf. weiterer Parameter
bestimmen. Damit wird
F 2.25
aqlim = f(mu, v, along, . . .)
Die maximale Gierwinkelgeschwindigkeit berechnet sich zu.
F 2.26
Es ist daher möglich, einen Grenzwert für die Gierwinkel
geschwindigkeit festzulegen, der dem Fahrerwunsch nicht mehr
direkt Rechnung trägt, sondern mit dazu beitragen soll, daß
beim Ausbrechen des Fahrzeugs dieses nicht zusätzlich auch
noch um seine Hochachse dreht.
Einzelheiten zur geeigneten µ-Bestimmung sind weiter unter
Punkt 2.1 ausführlich abgehandelt.
Es kann auch vorgesehen sein, einen Regeleingriff nur unter
bestimmten Rahmenbedingungen zuzulassen. Eine Möglichkeit
hierzu kann z. B. darin bestehen, daß die Aktivierungslogik 11
in Fig. 2 kein aktuelles MG an die Verteilungslogik 2 weiter
leitet, wenn ein zu großer Schwimmwinkel festgestellt wird,
was in Abhängigkeit von der gerade herrschenden Geschwindig
keit geschehen kann.
Im folgenden wird die Programmstruktur des Regelgesetzes 16
des Giermomentenreglers 10 beschrieben. Das Programm errechnet
aus vier Eingangsgrößen das zusätzliche Giermoment MG um die
Hochachse des Fahrzeuges, das notwendig ist, um ein stabiles
Fahrzeugverhalten vor allem bei Kurvenfahrt zu erhalten. Das
errechnete Giermoment MG ist Grundlage für die Berechnungen der
in die Radbremsen einzusteuernden Drücke.
Als Eingangsgrößen für das Regelgesetz stehen zur Verfügung
(siehe Fig. 17)
am Eingang 500: Δ
am Eingang 501: Δ
am Eingang 502:
am Eingang 503:
am Eingang 501: Δ
am Eingang 502:
am Eingang 503:
Für den Fall, daß als Grundlage die Schräglaufwinkeldifferenz
herangezogen wird, liegt am Eingang 500 Δλ und am Eingang 501
Δ an.
Der Eingang 503 ist fakultativ. Er steht insbesondere dann zur
Verfügung, wenn im Gesamtberechnungssystem ein sogenanntes Be
obachterfahrzeugmodell 84 vorgesehen ist.
Der Wert am Eingang 500 ergibt sich als Differenz zwischen der
gemessenen Gierwinkelgeschwindigkeit Mess und der mit Hilfe ei
nes Fahrzeugreferenzmodells 12 errechneten Sollgierwinkelge
schwindigkeit soll-.
Der Wert am Eingang 501 ergibt sich entweder als zeitliche
Änderung der Größe am Eingang 500 von Berechnungsloop zu Be
rechnungsloop dividiert durch die Loopzeit T₀, oder als Diffe
renz der zeitlichen Ableitung der gemessenen Gierwinkelge
schwindigkeit und der zeitlichen Ableitung der errechneten
Sollgierwinkelgeschwindigkeit.Unter einem Berechnungsloop versteht man einen Rechendurchgang
durch den FSR-Regler nach Fig. 1. Ein solcher Durchgang nimmt
durch seine Struktur eine bestimmte Echtzeit in Anspruch, die
Loopzeit T₀. Für eine effektive Regelung muß diese ausreichend
klein gehalten werden.Die Werte an den Eingängen 500 und 501, nämlich Δ und Δ
werden zunächst jeweils einem Tiefpaßfilter 510 bzw. 511 zu
geführt.Die beiden Tiefpaßfilter sind im Prinzip gleich aufgebaut und
haben eine Struktur, wie sie in der Fig. 18 dargestellt ist.Die Eingangsgröße 520 des Tiefpaßfilters nach Fig. 18 wird mit
u, die Ausgangsgröße 521 mit y bezeichnet. Die Ausgangsgröße
521 wird einem Register 522 zugeführt und steht bei der näch
sten Berechnung als vorheriger Wert y(k-1) zur Verfügung. Der
Ausgangswert 521 für die Berechnungsschleife errechnet sich
dann nach folgender FormelF 2.27y(k) = λ * y(k-1) + (1-λ) * u * kpwobei λ Werte zwischen 0 und 1 einnehmen kann. λ beschreibt
die Wertigkeit der Tiefpaßfilters. Für den Grenzwert λ=0 ist
die Rekursionsfunktion eliminiert: die vorhergehenden Werte
y(k-1) haben für die Berechnung des neuen Ausgangswertes 521
keine Bedeutung. Je mehr sich λ dem Wert 1 nähert, desto
stärker wirken die vorhergehenden Werte, so daß sich der
aktuelle Eingangswert 520 nur langsam als Ausgangswert 521
durchsetzt.
kp ist ein linearer Wertungsfaktor.Die eben beschriebene Tiefpaßfilterung erfolgt für die beiden Eingangswerte 500 und 501 und führt zu gefilterten Werten 515, 516.Eine ebensolche Tiefpaßfilterung 512 erfolgt für die Eingangs größe 502, nämlich für . Der gefilterte Wert 517 wird ebenso wie der ungefilterte Wert 503 nichtlinearen Filtern zugeführt. Diese Filter haben die Aufgabe, für kleine Eingangswerte den Ausgangswert zu 0 zu setzen und für Ein gangswerte, die über einen bestimmten Grenzwert liegen, einen um den Grenzwert reduzierten Eingangswert weiterzuleiten. Die Begrenzung erfolgt sowohl im negativen als auch im positiven Bereich. Die Grenzwerte th und βth können fest im Programm implementierte Größen sein, aber auch Größen, die von weiteren Parametern abhängen, zum Beispiel vom Reibbeiwert zwischen den Reifen und der Fahrbahn. Die Grenzwerte werden in diesem Fall gesondert als lineare Funktion des Reibwertes berechnet.Alle vier Größen, nämlich 515, 516, 517 und 518 werden in einem weiteren Schritt 530, 531, 532 bzw. 533 mit je einem linearen Faktor gewichtet.Diese Faktoren sind fest im Berechnungssystem implementiert. Sie lassen sich größenordnungsmäßig aus entsprechenden Fahr zeugmodellen errechnen, benötigen aber im allgemeinen eine Feinabstimmung durch Fahrversuche. Auf diese Weise wird für jedes Fahrzeug bzw. für jeden Fahrzeugtyp ein entsprechender Satz von linearen Faktoren festgelegt. Die so gewichteten Eingangsgrößen 500, 501, 502, 503 werden addiert, wobei (Additionsglied 540) sich das zusätzliche Giermoment MG ergibt, das dem weiteren Berechnungsgang des Programms zugrunde gelegt wird.In der Praxis hat sich aber herausgestellt, daß noch Modifika tionen des errechneten Giermoments notwendig sind.Dazu können zwei Ansätze gemacht werden:
kp ist ein linearer Wertungsfaktor.Die eben beschriebene Tiefpaßfilterung erfolgt für die beiden Eingangswerte 500 und 501 und führt zu gefilterten Werten 515, 516.Eine ebensolche Tiefpaßfilterung 512 erfolgt für die Eingangs größe 502, nämlich für . Der gefilterte Wert 517 wird ebenso wie der ungefilterte Wert 503 nichtlinearen Filtern zugeführt. Diese Filter haben die Aufgabe, für kleine Eingangswerte den Ausgangswert zu 0 zu setzen und für Ein gangswerte, die über einen bestimmten Grenzwert liegen, einen um den Grenzwert reduzierten Eingangswert weiterzuleiten. Die Begrenzung erfolgt sowohl im negativen als auch im positiven Bereich. Die Grenzwerte th und βth können fest im Programm implementierte Größen sein, aber auch Größen, die von weiteren Parametern abhängen, zum Beispiel vom Reibbeiwert zwischen den Reifen und der Fahrbahn. Die Grenzwerte werden in diesem Fall gesondert als lineare Funktion des Reibwertes berechnet.Alle vier Größen, nämlich 515, 516, 517 und 518 werden in einem weiteren Schritt 530, 531, 532 bzw. 533 mit je einem linearen Faktor gewichtet.Diese Faktoren sind fest im Berechnungssystem implementiert. Sie lassen sich größenordnungsmäßig aus entsprechenden Fahr zeugmodellen errechnen, benötigen aber im allgemeinen eine Feinabstimmung durch Fahrversuche. Auf diese Weise wird für jedes Fahrzeug bzw. für jeden Fahrzeugtyp ein entsprechender Satz von linearen Faktoren festgelegt. Die so gewichteten Eingangsgrößen 500, 501, 502, 503 werden addiert, wobei (Additionsglied 540) sich das zusätzliche Giermoment MG ergibt, das dem weiteren Berechnungsgang des Programms zugrunde gelegt wird.In der Praxis hat sich aber herausgestellt, daß noch Modifika tionen des errechneten Giermoments notwendig sind.Dazu können zwei Ansätze gemacht werden:
- 1. Die Eingangsgrößen, insbesondere Δ, werden modifiziert.
- 2. Das errechnete Giermoment MG wird einer Filterung unterzogen.
- - der Lenkwinkel δ
- - der Reibwert µ zwischen Reifen und Fahrbahn,
- - die Fahrzeugmasse m
- - die Achslastverteilung Nz
- - die Fläche A der Bremskolben
- - die Anzahl n der Kolben pro Radbremse
- - der Reibungskoeffizient µR zwischen Scheibe und Bremsbelag
- - das Verhältnis s von effektivem Reibradius zu dyna mischem Reifenhalbmesser
- - sowie der Wirkungsgrad η der Bremse.
l: links
h: hinten
r: rechts
x: steht entweder für v/l oder h/rDer erste Berechnungsteil 630 berücksichtigt den Lenkwinkel, der über eine Auswertung 632 des Lenksensors 612 dem Rechen gang zur Verfügung gestellt wird. Zur Berechnung der Koef fizienten wird der Reibwert µ berücksichtigt, der in einer Auswerteeinheit 633 aus dem Raddrehverhalten abgeleitet wird. (s. auch Abschnitt 2.1) Das Raddrehverhalten wird wiederum durch ein Signal der Radsensoren an den einzelnen Rädern er mittelt. Weiterhin fließt die Fahrzeugmasse sowie die Lastver teilung Nz ein, die in einer Auswerteeinheit 634 ermittelt werden, in der das Fahrzeugverhalten in verschiedenen Situ ationen analysiert wird. Der erste Programmteil 630 hat Zu griff zu einem Speicher 635, der die oben genannten fahr zeugspezifischen und radbremsspezifischen Werte enthält.Aus den genannten Werten wird für jedes Rad ein Koeffizient cxx errechnet, wobei die Werte 640, 641, 642, 643 parallel oder nach einander berechnet werden können. Die Berechnung erfolgt nach einer Funktion, die im Programm implementiert ist. In dieser Funktion sind die bekannten Zusammenhänge zwischen Bremsdruck und Bremskraft berücksichtigt. In der Regel ist der Zusammen hang linear. Lediglich der Lenkwinkel δ muß gesondert berück sichtigt werden. Wie in geeigneter Weise der Lenkwinkel berücksichtigt werden kann, wird weiter unten beschrieben. In dem zweiten Berechnungsschritt 631 werden entweder parallel oder sukzessive aus den einzelnen Koeffizienten 640, 641, 642, 643 nach folgender Formel die Druckwerte für die einzelnen Radbremsen ermittelt:F 3.1a F 3.1b Die Berechnung der einzelnen Drücke nach dieser Formel hat den Vorteil, daß, um das berechnete Bremsmoment zu erzielen, nur relativ geringe Drücke in die Radbremsen eingesteuert werden müssen. Zum weiteren kann die Bremsdrucksteuerung sehr empfindlich und schnell auf Änderungen insbesondere des Lenkwinkels und der Reibwerte reagieren.Der Lenkwinkel δ wird wie folgt bei der Berechnung der Koeffizienten berücksichtigt: Fig. 23 zeigt dazu eine schema tische Darstellung eines Fahrzeuges, wobei die Vorderräder 601 und 602 eingeschlagen dargestellt sind. Mit S ist der Abstand der Vorderräder bezeichnet, mit lv der Abstand des Schwer punktes 610 zur Vorderachse.Die Radebenen 650, 651 schließen Lenkwinkel 652, 653 mit der Längsachse des Fahrzeuges ein. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß die Lenkwinkel δ 652, 653 gleich groß sind. Der effektive Hebelarm h₁ bzw. hr bezogen auf die Bremskraft F, die in der Radebene 650, 651 wirkt, errechnet sich aufgrund von Näherungsüberlegungen für kleine Lenkwinkel wie folgt.F 3.2a F 3.2b Da die Näherung "kleine Lenkwinkel" nicht immer erfüllt ist, hat es sich als günstig erwiesen, ggf. mit der folgenden Formel zu rechnen.F 3.3a F 3.3b Sollten die berechneten Hebelarme kleiner Null werden, werden sie zu Null gesetzt. Die Radkoeffizienten cxx lassen sich nun wie folgt berechnen, nämlich zuF 3.4cxx = chydxx * hl, r,wobei in chydxx alle Parameter außer dem Lenkwinkel δ berücksichtigt sind.Auf diese Weise lassen sich die Koeffizienten darstellen als das Produkt zweiter Terme, wobei der eine Term den effektiven Hebelarm bestimmt und der andere Term vom Lenkwinkel unabhängig ist. 3.2 Zusatzgiermoment durch Reduzierung von Seitenkräften Eine Methode, einseitig wirkende Bremskräfte aufzubringen, besteht darin, die Radbremsen derart anzusteuern, daß die Räder unterschiedlich stark abgebremst werden. Ein Verfahren, das dies bewerkstelligt, ist im vorherigen Abschnitt be schrieben worden.Dieses Verfahren stößt dann an eine Grenze, wenn eine Fahr stabilitätsregelung während einer Pedalbremsung erfolgen soll, wenn also schon aufgrund der Abbremsung durch den Fahrer ein bestimmter Bremsdruck in den Radbremsen eingestellt ist. Im Prinzip läßt sich das oben beschriebene Verfahren auch für diesen Fall anwenden. Anstelle absoluter Drücke werden Ände rungen der schon eingestellten Bremsdrücke ermittelt.Dabei treten allerdings die folgenden Probleme auf. Ist in eine Radbremse schon eine sehr hoher Druck eingesteuert, so daß sehr hohe Bremskräfte realisiert werden, so würde eine Steigerung des Bremsdruckes nicht unbedingt zu einer Steigerung der Bremskraft führen, da die Haftgrenze zwischen Reifen und Fahrbahn erreicht ist. Der im oben genannten Modell unterstellte lineare Zusammenhang zwischen Bremsdruck und Bremskraft ist in diesem Fall nicht mehr gegeben.Die nicht zu überschreitende Grenze der Bremskraft auf der einen Fahrzeugseite kann im Sinne einer Giermomentregelung kompensiert werden durch eine Bremskraftminderung auf der anderen Fahrzeugseite.Dies hat allerdings den Nachteil, daß mit Minderung der Brems kraft auch die Verzögerung des Fahrzeuges gemindert wird. Das ist nicht immer hinnehmbar, da bei einem vom Fahrer eingeleitetem Bremsvorgang das Fahrzeug auf möglichst kurze Distanz zum Stillstand gebracht werden soll. Eine zu starke Minderung der tatsächlichen Verzögerung des Fahrzeugs gegenüber dem Fahrerwunsch kann daher im allgemeinen nicht hingenommen werden. Zur Lösung dieses Problems wird folgender Weg eingeschlagen.Die Radbremsen zumindest eines Rades wird so angesteuert, daß der Längsschlupf 2 des Rades so eingestellt wird, daß er größer ist als der Längsschlupf, bei der der maximale Kraft schluß erreicht wird. Bei diesem Verfahren wird ausgenutzt, daß die übertragene Bremskraft, das ist die Längskraft am Reifen, ihren maximalen Wert bei einem Längsschlupf von ca. 20% (0% - freirollendes Rad; 100% - blockiertes Rad) erreicht und bei Werten über 20% die übertragbare Bremskraft nur wenig abnimmt, so daß keine erhebliche Einbuße bei der Verzögerung des Fahrzeuges bei einem Radschlupf zwischen 20% und 100% auftritt.Betrachtet man aber gleichzeitig die übertragbare Seitenkraft, das ist die Kraft, die senkrecht zur Radebene wirkt, so zeigt die eine starke Abhängigkeit vom Radschlupf, der sich darin äußert, daß mit zunehmendem Schlupf die übertragbare Seiten kraft stark abnimmt. Im Schlupfbereich von über 50% zeigt das Rad ein ähnliches Verhalten wie ein blockiertes Rad. Das heißt es werden kaum noch Seitenkräfte aufgebracht.Durch eine geschickte Auswahl der Räder, an denen ein hoher Längsschlupf eingestellt wird, kann ein kontrolliertes Schleudern des Fahrzeuges provoziert werden, wobei die mit dem Schleudern hervorgerufene Änderung des Gierwinkels der ge wünschten Änderung entsprechen soll. Da bei diesem Verfahren die Längskräfte im wesentlichen erhalten bleiben, die Seiten kräfte aber deutlich reduziert werden, kann eine Kontrolle der Gierwinkelgeschwindigkeit erfolgen, ohne daß die Fahrzeugver zögerung zu stark reduziert wird.Die Auswahl des Rades, das zumindest kurzzeitig mit einem erhöhten Längsschlupf gefahren wird, erfolgt nach folgenden Regeln. Dazu betrachtet man eine vom Fahrer gewollte Kurvenfahrt nach rechts. Für eine Kurvenfahrt nach links gelten entsprechende "gespiegelte" Regeln. Dabei kann der Fall auftreten, daß das Fahrzeug sich nicht so stark in die Kurve hineindreht wie erwartet. Mit anderen Worten, das Fahrzeug untersteuert. In diesem Fall wird das hintere kurveninnere Rad mit erhöhten Schlupfwerten betrieben. Dreht sich das Fahrzeug allerdings zu stark in die Kurve, dieser Fall wird als Übersteuern bezeichnet, so wird das vordere kurvenäußere Rad mit hohen Schlupfwerten betrieben.Zusätzlich kann der Druckabbau an einem Vorderrad unterbunden werden. Dies geschieht nach folgenden Regeln. In einer Fahrsituation, in der das Fahrzeug sich untersteuernd verhält, wird der Bremsdruckabbau am kurvenäußeren vorderen Rad un terbunden. In einer Situation, in der sich das Fahrzeug übersteuernd verhält, wird der Druckabbau am kurveninneren vorderen Rad unterbunden.Die tatsächliche Steuerung des Bremsdruckes kann wie folgt erfolgen. Wie schon zuvor erläutert wurde, wird der Bremsdruck in den einzelnen Radbremsen in Abhängigkeit von dem zu erzielenden Giermoment und den gewichteten Radkoeffizienten bestimmt.Bei der Berechnung der Koeffizienten kann ein vom Bremsschlupf abhängiger Faktor eingeführt werden, der derart nachgeregelt wird, daß sich der oben beschriebene gewünschte Bremsschlupf einstellt. Die Begrenzung des Druckabbaus an einem Rad kann durch Festlegung einer unteren Schwelle für den entsprechenden Koeffizienten erzielt werden.Im folgenden soll das in dem Steuerprogramm der Bremsanlage implementierte Verfahren näher erläutert werden.Das Steuerprogramm berechnet aufgrund von gewichteten Koeffizienten den Bremsdruck, der in jeder einzelnen Radbremse erzeugt werden muß. Problematischer wird die Berechnung, wenn das Fahrzeug gebremst wird, insbesondere dann, wenn es unter Ausnutzung der Haftschlußgrenze zwischen Reifen und Fahrbahn verzögert wird. In solchen Fällen ist es durchaus möglich, daß zunächst eine Antiblockierregelung einsetzt, bevor eine über lagerte Fahrstabilitätsregelung erforderlich wird.In solchen Fällen können die prinzipiellen Überlegungen für ein ungebremstes Fahrzeug nicht übernommen werden, da zum Beispiel bei der Erhöhung eines Druckes in einer Radbremse die entsprechende Bremskraft nicht linear anwächst, weil die Haftschlußgrenze erreicht ist. Eine Erhöhung des Drucks in dieser Radbremse würde also keine zusätzliche Bremskraft und damit kein zusätzliches Moment erzeugen.Zwar kann der gleiche Effekt, ein zusätzliches Giermoment zu erzeugen, durch die Minderung des Radbremsdrucks des anderen Rades der Achse hervorgerufen werden. Damit würde aber insge samt eine Verringerung der Bremskraft bewirkt werden, was wiederum mit der Forderung kollidiert, daß das Fahrzeug auf möglichst kurze Distanz zum Stillstand gebracht werden soll.Es wird daher das in Fig. 24 gezeigte Verhalten von Fahrzeug rädern ausgenutzt. Dieses Diagramm zeigt auf der X-Achse Schlupfwerte λ zwischen 0 und 100%, wobei mit 0% ein frei rollendes Rad und mit 100% ein blockiertes Rad markiert ist. Die Y-Achse zeigt die Reib- und Seitenkraftwerte µB und µs im Wertebereich zwischen 0 und 1. Die durchgezogenen Linien zeigen die Abhängigkeit des Reibwertes vom Schlupf für unter schiedliche Schräglaufwinkel α. Insbesondere für kleine Schräglaufwinkel erkennt man, daß die Kurve einen Maximumwert im Bereich Schlupf λ = 20% hat. In Richtung 100% nimmt der Reibwert leicht ab. Für einen Schräglaufwinkel von 2° beträgt der maximale Reibwert ca. 0,98, während er bei λ = 100% noch den Wert 0,93 aufweist. Betrachtet man dagegen die Seiten kraftwerte, so ergibt sich insbesondere für größere Schräglau fwinkel eine extreme Abnahme über den Schlupfbereich. Für einen Schräglaufwinkel von 10° liegt der Seitenkraftwert für einen Schlupfwert von 0% bei 0,85 und sinkt für Schlupfwerte von nahezu 100% auf 0,17.Den Kurven der Fig. 24 kann somit entnommen werden, daß bei Schlupfwerten im Bereich zwischen 40 und 80% relativ hohe Bremskräfte, aber nur geringe Seitenkräfte übertragen werden können.Dieses Radverhalten kann ausgenutzt werden, um gezielt die Seitenkraft eines bestimmten Rades am Fahrzeug zu verringern. Die Auswahl des Rades erfolgt nach dem folgenden Schema, was anhand der Fig. 25a und 25b näher erläutert werden soll.Die Fig. 25a, b zeigt ein Fahrzeug in schematischer Dar stellung in einer Rechtskurve. Entsprechend dem Kurvenradius und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges muß sich das Fahrzeug um seine Hochachse drehen, das heißt es muß eine bestimmte Gierwinkelgeschwindigkeit im Uhrzeigersinn vorliegen.Das Fahrzeug verfügt, wie schon erläutert, über einen Gier winkelsensor. Weicht die gemessene Gierwinkelgeschwindigkeit Mess von der zu erzielenden soll ab, so muß ein zusätzliches Moment MG um die Hochachse des Fahrzeuges aufgebracht werden.Weicht die gemessene Gierwinkelgeschwindigkeit in der Weise von der zu erzielenden ab, daß das Fahrzeug sich nicht genü gend dreht, so liegt ein sogenanntes untersteuerndes Verhalten vor. Es muß ein zusätzliches Moment aufgebracht werden, das in dieser Situation negativ gezählt wird. Es soll bewirken, daß sich das Fahrzeug in die Kurve hineindreht. Dies könnte in vorliegendem Fall dadurch erreicht werden, daß der Bremsdruck in den rechten Fahrzeugrädern erhöht wird.Wenn das Fahrzeug aber schon vom Fahrer gebremst wird, kann es möglich sein, daß diese Räder schon maximale Bremskraft über tragen. Wenn dies von einer Auswerteelektronik festgestellt wird, wird der Druck in der rechten Hinterradbremse so gestei gert, daß das Rad bei Schlupfwerten im Bereich zwischen 40 und 80% läuft. Das Rad 604 ist daher mit einem "λ" markiert. Dies hat, wie schon erläutert, eine erhebliche Senkung der Seiten kraft zur Folge. Es werden also nur noch geringe Seitenkräfte am rechten Hinterrad aufgebaut, was zur Folge hat, daß das Fahrzeug mit dem Heck nach links ausbricht, also eine Drehung im Uhrzeigersinn beginnt. Die Minimierung der Seitenkraft wird solange beibehalten, bis die tatsächliche Gierwinkelge schwindigkeit Mess- der Soll-Gierwinkelgeschwindigkeit soll des Fahrzeuges entspricht.In der Fig. 25b ist die Situation eines übersteuernden Fahr zeuges dargestellt. Das Fahrzeug dreht sich schneller um die Hochachse, als dies einer errechneten Soll-Gierwinkelge schwindigkeit entspricht. In diesem Fall wird vorgeschlagen, die Seitenkraft am vorderen linken Rad 601 zu senken. Dies er folgt ebenfalls dadurch, daß an diesem Rad Schlupfwerte zwi schen 40 und 80% eingesteuert werden. Das Rad 601 ist daher hier mit einem "λ" markiert. Für beide Fälle kann im Steuerprogramm ein Unterprogramm abgelegt werden, das eine weitere Druckabsenkung am kurven äußeren Vorderrad 601 für den Fall des Untersteuerns (Fig. 25a) bzw. am kurveninneren Vorderrad 602 für den Fall des Übersteuerns (Fig. 25b) bewirkt wird. Diese Räder sind je weils mit "pmin" markiert. Für eine Kurvenfahrt nach links erfolgen die entsprechenden Ansteuerungen seitenverkehrt.Die Regelung des Drucks in den einzelnen Rädern kann nun auf die Weise erfolgen, daß für jedes einzelne Rad ein Koeffizient bestimmt wird, der den Zusammenhang zwischen Druckänderung und dem berechneten zusätzlichen Giermoment MG darstellt.Diese Koeffizienten sind eine Funktion von Parametern, die das Fahrzeug bzw. die Radbremsen beschreiben, sowie von Größen, die sich während einer Fahrt ändern. Dies sind insbesondere der Lenkwinkel δ und der Reibwert µ der Paarung Straße/Reifen (s. auch Abschnitt 3.1). Für die oben erwähnte Steuerung wird nun zusätzlich eine Abhängigkeit vom Längsschlupf des jeweiligen Rades eingeführt. Die Unterbindung des Druckabbaus an einzelnen Rädern kann dadurch realisiert werden, daß für die Koeffizienten untere Grenzen definiert werden, wobei die errechnete Größe der Koeffizienten durch den Mindestwert er setzt wird, falls der Mindestwert unterschritten wird.In Fig. 26 ist ein entsprechender Algorithmus dargestellt. Zunächst wird das zusätzliche Giermoment MG errechnet (Programm 640). Aus diesem Moment werden die zugehörigen Bremskraftände rungen bzw. Bremsdruckänderungen für die einzelnen Räder er mittelt (Programm Teil 641). Die ermittelten Bremsdrücke werden mit Schwellen pth verglichen, die unter anderem von der Reibwertpaarung Straße/Reifen bestimmt werden (Raute 642). Die Schwellen pth legen fest, ob eine weitere Steigerung des Rad bremsdruckes mit einer gleichzeitigen Erhöhung der Bremskraft möglich ist. Bleiben die einzusteuernden Drücke unterhalb dieser Grenzwerte, so erfolgt die Steuerung nach dem in Ab schnitt 3.1 erwähnten Verfahren. Liegen die berechneten Brems drücke oberhalb dieser Schwellenwerte, so erfolgt die Berechnung der Drücke gemäß dem oben vorgestellten Schema 644. 4. Prioritätsschaltung Aus dem Zusatzgiermoment MG werden mittels einer Verteilungs logik die in den Radbremsen einzustellenden Drücke errechnet (Abschnitt 3).Aus diesen Druckwerten werden in einem unterlagerten Druckre gelkreis Steuersignale für Ein- und Auslaßventile errechnet und ausgegeben. In diesem unterlagerten Druckregelkreis werden die tatsächlichen Radbremsdrücke mit den errechneten in Einklang gebracht.Wenn auch Steuersignale anderer Regler (ABS 7, ASR 8, EBV 9) einbezogen werden sollen (Abschnitt 1.) ist es notwendig, daß auch deren Steuersignale zunächst mit Hilfe eines im Rechner abgelegten hydraulischen Modells der Radbremsen in Druckwerte umgerechnet werden.Die Druckanforderungen des GMR-Reglers 10 werden dann mit den Druckanforderungen des ABS-Reglers und weiterer Regler in Bezug gesetzt. Dies geschieht in einer Prioritätsschaltung, die entscheidet, welchen Anforderungen der Vorzug zu geben ist, bzw. inwieweit gemittelte Drücke an die Drucksteuerung 5 für die Radbremsen ausgegeben werden. Die Drucksteuerung 5 wiederum rechnet die Drücke in Ventilschaltzeiten um.Der Prioritätsschaltung können anstelle von Solldrücken auch Solldruckänderungen zugeführt werden (s. Abschnitt 7).In diesem Fall führt die Prioritätsschaltung 3 die Ausgabe der Druckänderungen Δp an ihrem Ausgang nach der Regel durch, daß die Forderung nach einer Druckabsenkung an einem der Räder bevorzugt erfüllt wird und die Forderung, den Druck in einer Radbremse zu halten, Priorität gegenüber der Forderung nach Druckerhöhung hat. Damit werden die einzelnen Forderungen an die Prioritätsschaltung nach der Regel abgearbeitet, daß bei Vorliegen einer Forderung nach Druckabbau Forderungen nach Aufrechterhaltung des Druckes oder nach Druckaufbau ignoriert werden. Auf gleiche Weise wird kein Druckaufbau vorgenommen, wenn Druckhalten gefordert ist. 5. Prioritätsschaltung mit direktem Vergleich von Ventilschaltzeiten Alternativ hierzu kann auch eine andere Methode angewandt werden.Die Verteilungslogik errechnet aus dem Zusatzgiermoment MG nicht Drücke, sondern unmittelbar Ventilschaltzeiten, wie die anderen Regler auch. Die Ventilschaltzeiten des GMR können somit verglichen werden mit den angeforderten Ventilschalt zeiten beispielsweise des ABS. In der Prioritätsschaltung werden dann nicht - wie bisher - unterschiedliche Druckan forderungen bewertet, sondern unterschiedliche Ventil schaltzeiten.Um Ventilschaltzeiten zu erhalten, errechnet die Verteilungs logik zunächst einzustellende Druckänderungen für jede Rad bremse.Mittels eines nachgeschalteten nichtlinearen Regelelements werden aus den Druckänderungen Schaltzeiten für die An steuerung für die einzelnen Radbremsen berechnet.Dieses nichtlineare Regelelement kann z. B. ein Zähler sein.Dieser Zähler setzt die vorgegebenen Druckänderungen in Taktzahlen um. Dazu wird die Loopzeit T₀ in etwa 3 bis 10 Schaltintervalle (Takte) unterteilt. Die maximale Zahl der Takte pro Loopzeit ist eine feste Größe, die sich nach der zu erzielenden Regelgüte bestimmt.Durch die errechnete Taktzahl wird festgelegt, wie lange ein Ventil innerhalb einer Loopzeit angesteuert sein soll.Da im allgemeinen zwei Ventile pro Radbremse vorhanden sind, wobei das eine Ventil (Einlaßventil) die Druckmittelzufuhr zur Radbremse und das andere Ventil (Auslaßventil) den Druckmittelablaß aus der Radbremse regelt, sind insgesamt acht Signale zu generieren.Diese Taktzahlen werden der Prioritätsschaltung zugeführt, die in weiteren Kanälen die Taktzahlen weiterer Regler aufnimmt. Die Prioritätsschaltung entscheidet, welchem Regler Vorrang zu geben ist, welche Taktzahl also zur tatsächlichen Ventil- Steuerung übernommen wird.Die Reaktion des Fahrzeuges auf die durch die Betätigung der Radbremsen erzeugten Bremskräfte ist eine geänderte Gier winkelgeschwindigkeit. Diese wird vom GMR-Regler 10 erfaßt, der nun wiederum ein neues Zusatzgiermoment ermittelt.Es werden also an keiner Stelle des Regelkreises Bremsdrücke berechnet oder eingestellt. Die Regelalgorithmen benötigen da her keine Information über die Radbremse, insbesondere keine Information über den Zusammenhang von Volumenaufnahme der Rad bremsen und den sich daraus ergebenden Bremsdrücken.Eine Möglichkeit zur Errechnung der Taktzeiten wird anhand von Fig. 27 erläutert.Aus dem Zusatzgiermoment MG werden über die Verteilungslogik 700 Bremsdrücke errechnet, die in den einzelnen Radbremsen aufgebaut werden sollen. Wie dies geschieht, kann den Ab schnitten 3.1 und 3.2 entnommen werden. Als Ergebnis der Berechnung innerhalb der Verteilungslogik liegen für ein Vierrad-Fahrzeug vier Druckwerte p₁ bis p₄ vor. Diese Größen müssen in Schaltzeiten für die Ventile umgesetzt werden, die die Druckmittelzufuhr (Druckerhöhung) beziehungsweise den Druckmittelablaß (Druckabbau) in bzw. aus den Radbremsen steuern. Die Schaltzeiten für die Ventile werden - wie schon erwähnt - nicht aus den Absolutwerten für die Druckvorgaben berechnet, sondern aus der Änderung in der Druckvorgabe. Daher wird jeder Wert pn (n = 1 bis 4) einem Schieberegister 701 zu geführt. Auf dem ersten Registerplatz 702 wird der aktuelle Wert eingeschrieben. In den zweiten Registerplatz 703 wird der vorherige Wert aus dem ersten Registerplatz 702 aufgenommen, so daß dort die Druckanforderung aus der vorangegangenen Berechnungsschleife eingeschrieben ist. Dieser Wert wird mit pn* bezeichnet.In einem nächsten Schritt 705 wird aus dem ersten Register platz 702 die aktuelle Druckanforderung pn ausgelesen. Ist die ser Wert 0 oder kleiner als ein Minimalwert, so zweigt das Programm in eine Schleife 706 ein, mit der sichergestellt werden soll, daß der Radbremse so viel Druckmittel entnommen wird, daß der sich einstellende Druck zu Null wird. Dazu wird das Einlaßventil geschlossen und das Auslaßventil über mindestens eine Loopzeit T₀ geöffnet.Liegt der aktuelle angeforderte Druckwert über diesem Mini malwert, so wird die Differenz aus den beiden Registerwerten 702 und 703 gebildet. Dies geschieht im Differenzbildner 707. Die berechnete Druckänderung Δp kann entweder größer oder kleiner 0 sein. Ist sie größer 0, muß in der jeweiligen Rad bremse der Druck erhöht werden. Ist sie kleiner 0, muß der Druck in der jeweiligen Radbremse erniedrigt werden. Für den Fall der Druckerhöhung durchläuft das Programm den rechten Entscheidungspfad 710. Unter Berücksichtigung der einzu stellenden Druckdifferenz sowie der Druckanforderung oder falls entsprechende Signale vorliegen, aufgrund des tatsächli chen Drucks in der Radbremse, wird für das Einlaßventil eine Öffnungszeit Δtein berechnet. Die Öffnungszeit Δtaus des Auslaßventils wird zu Null gesetzt. Umgekehrt (Entschei dungspfad 711) wird für den Fall der angeforderten Druck erniedrigung die Öffnungszeit Δtein des Einlaßventils zu Null gesetzt, während die Öffnungszeit Δtaus des Auslaßventils aus der angeforderten Druckdifferenz und dem aktuellen Druck in der Radbremse bzw. dem angeforderten Druck, der im ersten Registerplatz 702 eingeschrieben ist, berechnet wird.In der Regel liegt ein linearer Zusammenhang zwischen der Öffnungszeit Δt und der beabsichtigten Druckänderung Δp vor.Wie erläutert wird nicht mit den Öffnungszeiten selbst gerechnet, sondern mit Taktzahlen. Dies ist im Diagramm der Fig. 28 näher erläutert. Die oben beschriebenen Berechnungen werden in gleichbleibenden Zeitabständen (Loopzeit T₀) durchge führt, wobei als Ergebnis einer Berechnung die Steuersignale für die Ventile der Radbremsen im nächsten Loop festgelegt werden. Eine Loopzeit T₀ beträgt ca. 3 ms.Je nach dem wie fein die Regelung laufen soll, wird jede Loop- Zeit T₀ in N Zeitabschnitte unterteilt.In dem Diagramm der Fig. 28 ist eine Unterteilung in sechs Schritte vorgesehen. Die Schaltzeiten für die Ventile werden dann nicht mehr als Zeitgrößen ausgegeben, sondern als Anzahl der Takte innerhalb eines Loops, in der das Ventil geöffnet sein soll. Für n = 3 ergibt sich z. B., wie der Fig. 28 zu entnehmen ist, eine Öffnungszeit von 1,5 ms.Sollte die angeforderte Öffnungszeit größer sein als die Loop- Zeit, wird n auf den jeweils maximalen Wert N gesetzt (im dar gestellten Beispiel auf sechs). Diese Berechnung wird für jede Radbremse durchgeführt, für ein Vierradfahrzeug also viermal. Die Berechnungen können parallel oder nacheinander erfolgen. Als Ergebnis liegen acht Werte vor, vier Werte für Einlaßventile, vier Werte für Aus laßventile. Diese Werte werden einer modifizierten Prioritäts schaltung 720 zugeführt. In diese Prioritätsschaltung 720 fließen die Schaltzeitenanforderung, ebenfalls ausgedrückt in Taktzeiten, eines ABS-Reglers sowie weiterer Regler ein.Diese Ansteuerung wird ausgeführt, so daß sich eine Druck änderung in den Radbremsen ergibt. Damit ändern sich die Bremskräfte und die damit auf das Fahrzeug ausgeübten Momente. So ergibt sich eine Änderung in den Größen, die die Fahr dynamik des Fahrzeuges beschreiben. Diese werden durch Sensoren direkt oder indirekt erfaßt und wiederum der Berechnung zugeführt.Hieraus folgt erneut eine veränderte Momentenanforderung, die, wie oben beschrieben, in neue Steuersignale für die Ventile umgesetzt wird.Die Berechnung der einzustellenden Druckdifferenzen basiert auf den Druckanforderungen aus dem vorhergehenden Berechnungs loop. Diese müssen aber nicht tatsächlich eingestellt worden sein, so daß sich die tatsächlichen Drücke in den Radbremsen von den jeweils errechneten Druckanforderungen unterscheiden. Es ist daher notwendig, in bestimmten Situationen den tatsäch lichen Druck in der Radbremse mit den Druckanforderungen ab zugleichen. Dies kann am einfachsten dann geschehen, wenn die Druckanforderung Null ist, die Verteilungslogik 700 also einen Wert fordert, der dem Druck Null in einer Radbremse ent spricht. In einem solchen Fall wird nicht die Differenz zum vorhergehenden Wert gebildet und daraus die Steuersignale ab geleitet, sondern im Schritt 705 in die Schleife 706 zur Berechnung der Schaltzeiten abgezweigt, die sicherstellen soll, daß tatsächlich ein Druckwert Null eingestellt wird. Dies geschieht dadurch, daß die Schaltzeit Δtaus für das Auslaßventil mindestens auf die Loop-Zeit T₀ gesetzt wird. Es kann auch notwendig werden, eine entsprechende Information an die Prioritätsschaltung 720 zu geben, so daß diese Zeitanforderung, die zu einem Druck Null in einer Radbremse führen soll, nicht durch Vorgaben der anderen Regler überlagert wird. Außerdem kann in dieser Information festgelegt werden, daß der Druckabbau über mehrere Loop-Zeiten erfolgen soll, so daß sichergestellt ist, daß tatsächlich ein vollständiger Druckabbau erfolgt. 6. Radbremsdruckerkennung Der bis Abschnitt 4 beschriebene FSR-Druckregler liefert als Ergebnis Bremsdruckwerte für die Radbremsen. Diese Wertvorgaben müssen realisiert werden. Eine Methode besteht darin, die Drücke in den Radbremsen zu messen und mit den Wertvorgaben zu vergleichen. Ein Druckregler, der nach den üblichen Gesetzen arbeitet, regelt den Radbremsdruck auf den vorgegebenen Sollwert ein. Dieses Verfahren benötigt je einen Drucksensor pro Radbremse, also für ein vierrädriges Fahrzeug vier Drucksensoren.Im allgemeinen wird man allein schon aus Kostengründen versuchen, mit möglichst wenig Sensoren auszukommen. Außerdem stellt jeder Sensor eine weitere potentielle Störungsquelle dar. Der Ausfall eines Sensors kann dazu führen, daß das gesamte Regelsystem abgeschaltet werden muß. Es wird daher vorgeschlagen, ein Auswertesystem vorzusehen, das aufgrund von Daten, die von den schon vorhandenen Sensoren vorliegen, eine Druckgröße ableitet, die dem Druck in den Radbremsen entspricht. Dazu wird das folgende Konzept vorgeschlagen.Der Druck in jeder Radbremse wird, wie schon erläutert, durch zwei Ventile geregelt. Das Einlaßventil steuert die Druck mittelzufuhr, während das Auslaßventil den Druckmittelablaß steuert.Die Signale, die von einem Druckregler abgegeben werden, sind daher Steuerzeiten, die anzeigen, wie lange ein Ventil geöffnet bzw. geschlossen sein soll. Eine Loopzeit ist unterteilt in eine feste Zahl von Zeitabschnitten (Takte). Die Steuerzeiten können dann als Taktzahl dargestellt werden, die angibt, wieviele Zeitabschnitte ein Ventil geöffnet bzw. geschlossen sein soll.Die Grundüberlegung besteht nun darin, diese Steuersignale nicht nur an die Radbremsen zu geben, sondern auch als Rechengrößen an ein Fahrzeugmodell. Das reale Fahrzeug reagiert auf die eingesteuerten Bremsdrücke, wobei sich eine bestimmte Schwerpunktsgeschwindigkeit v sowie Raddrehzahlen ωi der einzelnen Räder einstellen. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird nicht direkt gemessen, sondern ebenfalls aus den Raddrehzahlen ωi der einzelnen Räder in besonderen Rechenschritten abgeleitet. Sie wird daher als Referenzgeschwindigkeit vRef bezeichnet.Entsprechende Werte lassen sich auch innerhalb eines Fahrzeugmodells nachbilden. Aus einem Vergleich der tatsächlichen Werte für ωi, vRef mit den errechneten bzw. aufgrund des Fahrzeugmodells abgeschätzten Werte für ωi und vRef läßt sich eine Korrekturgröße für den Druck in den einzelnen Radbremsen ermitteln, wobei mit Hilfe der Korrekturgröße ein über ein Hydraulikmodell errechneter Druck modifiziert werden kann, so daß eine bessere Abschätzung der Radbremsdrücke gegeben werden kann.Die eben beschriebene prinzipielle Struktur ist in der Fig. 29 näher erläutert.Mit 800 ist eine Drucksteuerung bezeichnet die in Fig. 1 die Nummer 5 trägt. Die Drucksteuerung berechnet aus einem ersten Wert 801, der den einzustellenden Druck charakterisiert und aus einem zweiten Wert 802, der einen in der Radbremse vorhandenen, geschätzten oder gemessenen Druck markiert, Steuerzeiten für die Ventile der Radbremsen. Die Steuerzeiten sind hier als Ausgangsgröße 803 dargestellt. Mit 810 ist das Fahrzeug bezeichnet. Damit soll dargestellt werden, daß das Fahrzeug auf die Kräfte reagiert, die durch die in den Rad bremsen eingestellten Drücke hervorgerufen werden. Dabei ändern sich auch die Raddrehzahlen ωi der einzelnen Räder. Zum Fahrzeug 810 sollen auch Radsensoren gehören, die die Raddreh zahlen der Räder erfassen, so daß die Werte ωi unmittelbar zur Verfügung stehen.Zum Fahrzeug 810 gehört auch eine Auswerteeinheit für ωi, die in der Regel einen Teilbereich eines ABS-Reglers darstellt, welcher unter bestimmten Randbedingungen aus den Raddrehzahlen ωi der einzelnen Räder eine sogenannte Referenzgeschwindigkeit vref, berechnet, die der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeuges entsprechen soll. Aus den einzelnen Raddrehzahlen sowie der Fahrzeugreferenz geschwindigkeit läßt sich für jedes Rad ein Schlupf λi errechnen.Die Werte ωi, vRef stehen als Ausgangswerte 811 zur Verfügung. Der Schlupf λi steht als Wert 812 zur Verfügung.Das verwendete Rechenmodell wird als Ganzes mit 820 bezeichnet. Es enthält drei Untermodelle, nämlichein Hydraulikmodell 821
ein Fahrzeugmodell 822
ein Reifenmodell 823Das Hydraulikmodell 821 beschreibt in zwei Näherungsformeln den Zusammenhang zwischen Bremsdruck p und den in der Rad bremse eingeschlossenen Volumen V sowie die Änderung ΔV des Volumens, wenn das Einlaß- bzw. Auslaßventil für eine gewisse Zeit geöffnet sind.F 6.1p = a * V + b * V²F 6.2 Die Parameter a, b und c sind Größen, die das Bremssystem beschreiben und als Werte in entsprechende Speicher abgelegt sind. p beschreibt den aktuellen Druck in der Radbremse. V beschreibt das aktuelle Volumen, das in der Radbremse eingeschlossen ist. Δp wird entweder über das Einlaßventil oder über das Auslaß ventil gemessen, wobei bei der Messung über das Einlaßventil die Differenz zwischen einer Druckquelle und p erfaßt wird, während bei der Messung über das Auslaßventil die Differenz zwischen p und dem Druck in einem Reservoir ermittelt wird, der im allgemeinen bei 1 bar liegt und damit vernachlässigt werden kann.Geht man davon aus, daß zu Beginn einer Regelung der Druck in den Radbremsen sowie das eingeschlossene Volumen zu 0 gesetzt werden, so läßt sich über die Verfolgung der Ventilöffnungs zeiten die Volumenänderung und damit die Druckänderung in den einzelnen Radbremsen nachvollziehen.Allerdings ist klar, daß die angegebenen Formeln die tatsächlichen Verhältnisse nur sehr grob wiedergeben können, so daß eine entsprechende Korrektur notwendig ist. Das Fahrzeug wird im Modell 822 im allgemeinen durch einen starren Körper beschrieben, der in vier Aufstandspunkten (Radaufstandsflächen) auf einer Ebene steht.Der Schwerpunkt dieses Körpers liegt oberhalb der Ebene.Der Körper kann sich parallel zur Ebene also in x- und y- Richtung bewegen sowie sich um seinen Schwerpunkt drehen, wobei die Drehachse senkrecht zur Bewegungsebene steht.Kräfte, die auf den Körper wirken, sind die Bremskräfte in den Radaufstandsflächen sowie Luftwiderstandskräfte.Die Radlasten FZ,V und Fz,h berechnen sich aufgrund dieser Überlegungen zu:F 6.3a F 6.3b Ein solches Modell reicht in der Regel aus, um die gewünschte Druckkorrektur durchführen zu können. Falls notwendig, kann das Modell natürlich verfeinert werden. Für die weitere Berechnung liefert das Modell im wesentlichen die Belastungen Fx der Aufstandsflächen in Abhängigkeit von der Schwerpunkts verzögerung. Das Rad wird als drehbare Scheibe betrachtet, das ein gewisses Trägheitsmoment aufweist.F 6.4 Die Verzögerungsmomente, die auf das Rad wirken, werden linear aus dem Radbremsdruck ermittelt.F 6.5MBr = CBr * pIm Reifenmodell wird unterstellt, daß die Kraftschluß ausnutzung f, nämlich das Verhältnis von Bremskraft zu Radlast, sich linear mit dem Schlupf des Rades ändert.F 6.6Fx ∼ λ * FzDie angegebenen Gleichungen ermöglichen es, die Raddrehzahl eines jeden Rades sowie die Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugmodells zu berechnen.Diese Werte können mit den tatsächlichen Werten 811 verglichen werden. Dies geschieht im Vergleichspunkt 830. Aus der Differenz zwischen der gemessenen und der abgeschätzten Raddrehzahl eines jeden Rades kann unter Berücksichtigung eines Korrekturfaktors k ein zusätzliches Volumen ermittelt werden.Dieses zusätzliche Druckmittelvolumen ΔV wird zum errechneten Sollvolumen hinzuaddiert und ergibt das neue Sollvolumen, aus dem heraus nach Formel F 6.1 ein Radbremsdruck abgeleitet werden kann, der relativ genau den tatsächlichen Radbremsdruck entspricht.Die Genauigkeit der Abschätzung hängt natürlich ab vom Korrekturfaktor k, der ggf. durch Versuche vorab ermittelt werden muß.Dieser Faktor wird von Fahrzeug zu Fahrzeug verschieden sein und unter anderem auch davon abhängen, wie gut das Fahrzeugmodell die tatsächlichen Verhältnisse wiedergibt. In dem zusätzlichen Volumen kann auch ein Toleranzvolumen enthalten sein, mit dem berücksichtigt werden soll, daß der Volumendurchsatz durch die Ventile nicht proportional zu den Schaltzeiten ist. Beim Öffnen und Schließen eines Ventils erweitert bzw. verengt sich der Öffnungsquerschnitt des Ventils nur langsam, so daß in den Zeitabschnitten, in denen der volle Öffnungsquerschnitt noch auf- bzw. abgebaut wird, nur ein reduziertes Volumen fließt. 7. Substitution eines Gierwinkelgeschwindigkeitsmessers Für die oben beschriebene Regelung bildet die Gierwinkelgeschwindigkeit eine besonders markante Größe, da sie als Regelgröße dient, deren Abweichung Δ minimiert werden soll. Es können aber mit Vorteil auch andere Regelgrößen Verwendung finden, wie nachfolgend beschrieben wird. Zur Vereinfachung werden in diesem Abschnitt folgende Bezeichnungen verwendet: Entsprechendes gilt für die Sollwerte gemäß Fig. 9, die jeweils mit dem Index "s" versehen werden.Die gemessene Gierwinkelgeschwindigkeit in Fig. 12 wird üblicherweise mittels eines Gierwinkelgeschwindigkeitssensors 321 bestimmt, der das Ausgangssignal gI abgibt. Derartige be kannte Gierwinkelgeschwindigkeitssensoren mit direkter Abgabe der Gierwinkelgeschwindigkeit sind aber recht komplex aufge baut und damit sehr teuer. Entsprechendes gilt für den nach geschalteten Vergleicher sowie den zur Regelschaltung ge hörenden Regler. Es wird daher angestrebt, hier für Abhilfe zu sorgen und eine einfachere Sensorik sowie einen einfacher aufgebauten Regler vorzustellen.Fig. 13 zeigt als Skizze die Wirkungsweise eines neuartigen Sensors 321, der einen ersten Querbeschleunigungsmesser 322 und einen zweiten Querbeschleunigungsmesser 323 besitzt. Die beiden Beschleunigungsmesser 322, 323 sind jeweils auf der Fahrzeuglängsachse über der Vorder- bzw. Hinterachse ange ordnet. Prinzipiell können die Querbeschleunigungsmesser an beliebigen Stellen außerhalb des Schwerpunktes SP angeordnet sein, wobei dann eine entsprechende Umrechnung erfolgt. In Fig. 15 ist der viereckige Umriß 324 eines Fahrzeugs mit seinen Reifen 325 und Sensoren angedeutet. Aufgrund dieser Anordnung mißt der vordere Querbeschleunigungsmesser 322 die Querbeschleunigung aqv in Höhe der Vorderachse 326 und der hintere Querbeschleunigungsmesser 323 die Querbeschleunigung aqh in Höhe der Hinterachse 327.Die beiden Querbeschleunigungsmesser sind in der Lage, eine von der Gierwinkelgeschwindigkeit abhängige Größe anzugeben. Aus mathematischen Herleitungen läßt sich zeigen, daß sich aus den Meßergebnissen der Querbeschleunigungsmesser Gierwinkel beschleunigung und die Querbeschleunigung aquer des Schwer punktes SP folgendermaßen ermitteln lassen:F 7.1 F 7.2 Dabei sind, wie aus Fig. 13 ersichtlich, lv, lh die Abstände der Querbeschleunigungsmesser 322, 323 von dem Schwerpunkt SP, während v die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist und β der Schwimmwinkel ist. Es läßt sich somit aus den Querbe schleunigungen und den Abständen der Beschleunigungsmesser 322, 323 die Gierwinkelbeschleunigung I bestimmen. Daher wird vorgeschlagen, die Gierwinkelbeschleunigung I einzusetzen, anstelle der in den vorherigen Abschnitten vorgeschlagenen Gierwinkelgeschwindigkeit. Oder es ist auch möglich, eine lineare Gewichtung der einzelnen Eingangswerte für den Vergleicher ähnlich der bekannten Zustandsregelung vorzu nehmen. Dabei können die Gierwinkelgeschwindigkeit g und der Schwimmwinkel β aus dem Gierwinkeldruck und der Schwimm winkelgeschwindigkeit mittels einer bandbegrenzten Inte gration oder eines skalierten Tiefpasses erster Ordnung be rechnet werden, um aus dem Sensor 321 Größen zu erhalten, die in ihrer Dimension den Ausgangsgrößen des Fahrzeugreferenz modells 302 entsprechen (Abschnitt 2.3.1).Dabei gilt für die bandbegrenzte IntegrationF 7.3 während man bei der Anwendung eines Tiefpasses zu der folgen den Abhängigkeit kommtF 7.4 Die Schwimmwinkelgeschwindigkeit erhält man nach der Auswer tung der BeziehungF 7.5 Es zeigt sich somit, daß durch die Verwendung von zwei Querbeschleunigungsmessern zwar ein bekannter Gierwinkel geschwindigkeitsmesser ersetzt werden kann. Es müssen dabei aber die eben beschriebenen Maßnahmen getroffen werden, um die Gierwinkelbeschleunigung in die Gierwinkelgeschwindigkeit zu transformieren. Nach Bildung von Δg und Δ kann sich unver ändert das Regelgesetz 16 von Fig. 1 anschließen. In Fig. 14 wird das so errechnete Moment MG zusätzlich im Regelgesetz 16 durch zeitliche Ableitung in eine Momentenänderung M umge rechnet.Es ist aber u. U. zweckmäßiger, zu einer nichtlinearen Regelung gemäß Fig. 17 überzugehen, bei der die Gierwinkelbe schleunigung sowohl als Ist-Wert als auch Sollwert als Ergebnis aus dem Fahrzeugreferenzmodell 302 dem Vergleicher 303 zugeführt wird. Dazu müssen innerhalb des Fahrzeug referenzmodells entsprechende Ableitungen gebildet werden. Als Konsequenz ergibt sich, daß statt der Gierwinkelge schwindigkeitsdifferenz Δg am Ausgang des Vergleichers 303 die Abweichung der Gierwinkelbeschleunigung Δ ansteht und als Eingangsgröße dem Regelgesetz 16 zugeht. Weiterhin kann dem Giermomentenregelgesetz 16, wie aus Fig. 15 ersichtlich, zur genaueren Bestimmung der Momentenänderung zusätzlich die Schwimmwinkelgeschwindigkeit zugeführt werden.Wie schon zu Fig. 14 erwähnt, kann man von einem Zusatzgiermoment MG als Ausgangssignal des Regelgesetzes 16 abgehen und statt dessen die Momentenänderung als Ausgangs signal verwenden. In einer modifizierten Verteilungslogik wird die Momentenänderung , also die Ableitung des Zusatz giermomentes MG, in einzelne Druckänderungen umgesetzt. Das bedeutet, daß die Druckänderungen auf die einzelnen Radbremsen so verteilt werden, daß sich insgesamt das erwünschte Zusatz giermoment MG ergibt. Einzelheiten hierzu sind weiter unten in Verbindung mit Fig. 16 angegeben.Es ist zu berücksichtigen, daß möglicherweise gleichzeitig durch eine Bremsbetätigung des Fahrers eine bestimmte Druckverteilung in den Radbremsen vorhanden ist. In diesem Fall ist es günstiger, durch Integration der Momentenänderung das Moment MG zu bestimmen, aus dem sich dann direkt die Druckdifferenzen bestimmen lassen, welche hinsichtlich des schon in jeder einzelnen Radbremse herrschenden Drucks aufgebracht werden müssen. Die vorteilhafte, oben erläuterte Weiterbildung durch Verwendung der Ableitungen der in den Abschnitten 1 bis 3 verwendeten Regelgrößen kann auch mit der Verteilungslogik nach Abschnitt 3 kombiniert werden. Hiermit stehen zwei Regelprinzipien zur Verfügung, von denen das eine ein Zusatzgiermoment MG und das andere eine Änderung des Zusatzgiermoments ,als Vorgabe liefert. Dabei kann eine Umschaltung zwischen den Prinzipien vorgesehen sein. Eine Umschaltung auf das jeweils andere Regelprinzip muß insbe sondere dann erfolgen, wenn die andere Berechnung von Zusatz regelgrößen (Schwimmwinkel etc.) eines Prinzips nicht mit ausreichender Genauigkeit durchgeführt werden kann (s. z. B. Abschnitt 2.2.2). Es ist noch anzumerken, daß dem Regelgesetz 16 nach Fig. 15 zusätzlich zu Δ als Korrektur größe auch noch Δ zugeführt werden kann.Im Regelgesetz 16 nach Fig. 15 sind neben anpassenden Ver stärkern k1, k2, k3 zwei Schwellenwertschalter S2, S3 gezeigt, die das Regelverhalten innerhalb des Regelgesetzes 16 ver bessern und den Einfluß der eingeführten Größen optimal in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit an das ideale Regelver halten anpassen sollen. Eine vergleichbare Aufgabe haben die Verstärker k1 bis k3. Die einzelnen Werte werden dann in einem Addierer addiert und als Ausgangssignal des GMR-Reglers 10 abgegeben. Allgemeine Erläuterungen zum Regelgesetz, die hier entsprechend gelten, finden sich in Abschnitt 2.4.Im Zusammenhang mit Fig. 1 wurde gezeigt, wie in einer Priori tätsschaltung 3 die Druckvorgaben am Ausgang der Regler 7, 8, 9 mit der Druckvorgabe einer Verteilungslogik 2 verknüpft werden. Die Verwendung von Druckvorgaben setzt eine ent sprechende vorherige Umformung in den diese Vorgaben abge benden Einrichtungen voraus. Durch die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen läßt sich der Aufwand für den Informationsaustausch zwischen den Programmodulen des Regelkreises vereinfachen. In Fig. 16 ist der Regelkreis zur Regelung der Fahrstabilität der Fig. 9, 14 nochmals stark vereinfacht gezeigt, wobei die dort eingeführten Bezeichnungen beibehalten werden.Der GMR-Regler 10 nach Fig. 1 ist hier insoweit modifiziert, als am Ausgang die Änderung des zusätzlichen Giermomentes MG vorliegt, der zusammen mit der vom Fahrer gewünschten Druck verteilung an den Bremsen (Bremswunsch) in die Verteilungslogik 2 eingegeben wird. Zur Berechnung von sei auf Fig. 12 verwiesen.Die Verteilungslogik 2 weist einen Logikblock 340 und eine Druckgradientenschaltung 341 auf. Die wesentliche Aufgabe des Logikblocks 340 ist es, dafür zu sorgen, daß trotz Eingriff der Fahrstabilitätsregelung das Fahrzeug insgesamt nicht stärker abgebremst wird, als von dem Fahrer durch Vorgabe seines Drucksignals am Eingang der Verteilungslogik 2 gewünscht wird. Damit soll verhindert werden, daß durch die Fahrstabilitätsregelung zusätzlich noch Instabilitäten herbeigeführt werden. Wenn also aufgrund des Bremswunsches des Fahrers ein Bremsdruck an einem Rad vorgesehen ist und andererseits über den FSR-Regler an ein oder zwei Rädern ein Druckaufbau und an den gegenüberliegenden Rädern ein Druckabbau gefordert wird, um das zusätzliche Giermoment zu erreichen, so können hinsichtlich der einzelnen Räder einander widersprechende Forderungen bestehen, nämlich Druckaufbau bei gleichzeitigem Druckabbau. Hinsichtlich anderer Räder kann sich dann die Forderung ergeben, daß der Druck nicht nur aufgrund des Bremswunsches des Fahrers, sondern gleichzeitig auch aufgrund der Stabilitätsregelung aufgebaut werden soll. Der Logikblock sorgt nun dafür, daß zuerst in den entsprechen den Rädern der Bremsdruck erniedrigt wird, während nachfolgend eine Erhöhung des Bremsdruckes über den Fahrerwunsch hinaus bis zu einem bestimmten Grenzwert erfolgen kann. Damit wird sichergestellt, daß die mittlere Bremskraft, über alle Räder gesehen, unter Berücksichtigung des durch die FSR-Regelung herbeigeführten zusätzlichen Drehmoments nicht größer wird als von dem Fahrer gewünscht.Wie schon in Abschnitt 3.2 erläutert wurde, kann eine gezielte Erhöhung des Längsschlupfes λ an einem Rad dazu eingesetzt werden, die Seitenkräfte zu reduzieren, während die Bremskraft in Längsrichtung erhalten bleibt. Auf diese Weise kann also ein Giermoment aufgebracht werden, ohne daß die Fahrzeugver zögerung abnimmt.In der Druckgradientenschaltung 341 der Verteilungslogik 2 werden die Druckänderungen ΔPxx an den einzelnen Rädern xx auf grund vorgegebener Konstanten dxx und der Momentenänderung berechnet, wobei in die Berechnung auch noch die Differenz zwischen dem von dem Fahrer gewünschten Bremsdruck PFahrer zu dem tatsächlich gemessenen Bremsdruck Pxxist eingeht. Es gilt somit die BeziehungF 7.6 wobei giltxx ∈ [vr, vl, hr, hl]und g₁ = ProportionalitätsfaktorDer tatsächliche Bremsdruck pxxist wird entweder durch einen Druckmesser an dem betroffenen Rad abgenommen oder über ein Bremsenmodell errechnet, welches den an dem Rad vorgeschriebenen Druckänderungen folgt und somit ein Abbild des gerade am Rad herrschenden Druckes ist (Abschnitt 6). Die errechneten Druckanforderungen werden einer Prioritätsschaltung 3 zugeführt und dort ausgewertet (siehe oben Abschnitt 4).Die vorangegangene Beschreibung setzt voraus, daß in der Prioritätsschaltung unmittelbar Druckgradienten verarbeitet wurden. Dies ist aber nicht notwendig. Es ist auch möglich, daß in der Prioritätsschaltung 3 Ventilschaltzeiten Δt verarbeitet werden. (Abschnitt 5). In diesem Fall muß allerdings eine Ventilschaltzeitschaltung 343 zwischen die Verteilungslogik 2 und die Prioritätsschaltung 3 geschaltet werden, wobei von den weiteren Reglern 7, 8, 9 dann auch Ventilschaltzeiten Δt abgegeben werden. Die Prioritätsschal tung arbeitet dann die eingegebenen Ventilschaltzeiten Δt nach einem entsprechenden Schema ab, wie in Abschnitt 4 schon für die Bremsdrücke beschrieben. Ausgangsgrößen der Prioritäts schaltung sind Ventilschaltzeiten. Die Umwandlung der geforderten Druckänderungen Δtxx der einzelnen Räder xx in Ventilschaltzeiten Δp geschieht nach der GleichungF 7.7Sxx = Kr pxxist · ΔpxxDabei ist Krxx ein Verstärkungsfaktor, der von dem Ist-Druck der einzelnen Räder abhängt und bei Druckaufbau nach der folgenden RegelF 7.8 berechnet wird, während für den DruckabbauF 7.9 gilt. xx ist dabei wieder ein Index, welcher die Lage der einzelnen Räder kennzeichnet.
Claims (8)
1. Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit mehr als zwei
Rädern, wobei zumindest einige der Räder mit einer
Bremsvorrichtung versehen sind, wobei die jeweils einem
Rad zugeordnete Bremsvorrichtung unabhängig von den
anderen betätigbar ist,
eine Steuereinrichtung, die aufgrund der ihr zur Ver fügung gestellten Eingangsdaten die einzelnen Bremsmo mente bestimmt, die die Bremseinrichtung auf die Räder ausüben soll, und die entsprechende Steuerbefehle an die Bremsvorrichtungen abgibt,
Mittel zur Bestimmung des jeweiligen Längsschlupfes der Räder,
Mittel zur Bestimmung des zu erzeugenden Zusatzgier moments um die Hochachse des Kraftfahrzeuges, das in der Lage ist, unerwünschte Gierwinkel und/oder Gierwin kelgeschwindigkeiten und/oder Gierwinkelbeschleunigun gen zu unterbinden, und die einen entsprechenden Wert an die Steuervorrichtung abgibt, wobei die Steuer einrichtung so ausgelegt ist, daß die Bremsvorrichtun gen zumindest eines Rades derart ansteuerbar ist, daß der Längsschlupf des Rades so eingestellt wird, daß er größer ist als der Längsschlupf, bei der der maximale Kraftschluß erreicht wird.
eine Steuereinrichtung, die aufgrund der ihr zur Ver fügung gestellten Eingangsdaten die einzelnen Bremsmo mente bestimmt, die die Bremseinrichtung auf die Räder ausüben soll, und die entsprechende Steuerbefehle an die Bremsvorrichtungen abgibt,
Mittel zur Bestimmung des jeweiligen Längsschlupfes der Räder,
Mittel zur Bestimmung des zu erzeugenden Zusatzgier moments um die Hochachse des Kraftfahrzeuges, das in der Lage ist, unerwünschte Gierwinkel und/oder Gierwin kelgeschwindigkeiten und/oder Gierwinkelbeschleunigun gen zu unterbinden, und die einen entsprechenden Wert an die Steuervorrichtung abgibt, wobei die Steuer einrichtung so ausgelegt ist, daß die Bremsvorrichtun gen zumindest eines Rades derart ansteuerbar ist, daß der Längsschlupf des Rades so eingestellt wird, daß er größer ist als der Längsschlupf, bei der der maximale Kraftschluß erreicht wird.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der einzustellende Schlupfwert nicht größer als 70%
ist.
3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der einzustellende Bremsschlupf in der Größenord
nung von 50 bis 70% liegt.
4. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Kurvenfahrt und einem Zusatzgiermoment,
das das Fahrzeug in die Kurve drehen würde, das jeweils
hintere kurveninnere Rad ein Längsschlupf gemäß den
Regeln in den Ansprüchen 1 bis 3 eingesteuert wird.
5. Bremsanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeuges und bei
einem Zusatzgiermoment, das das Fahrzeug aus der Kurve
herausdreht, am kurvenäußeren Vorderrad ein Drehschlupf
eingestellt wird, der nach den Regeln der Ansprüche 1
bis 3 gebildet wird.
6. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung für
jedes mit einer Bremsvorrichtung versehene Rad einen
Radkoeffizienten bestimmt, wobei die Bremsmomente bzw.
die Radbremsdrücke für die einzelnen Räder aus dem
Zusatzgiermoment und den jeweils gewichteten Koeffi
zienten ermittelt werden, und daß zumindest ein Radko
effizient in Abhängigkeit von dem einzustellenden
Längsschlupf bestimmt wird.
7. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdruckabbau an dem
Vorderrad, das auf der gegenüberliegenden Seite zum
schlupfgeregelten Rad liegt, begrenzt wird.
8. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Begrenzung des Druckabbaues durch eine ent
sprechende Begrenzung zahlenmäßig des jeweiligen Radko
effizienten bewirkt wird.
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US08/475,389 US5774821A (en) | 1994-11-25 | 1995-06-07 | System for driving stability control |
US08/977,369 US5862503A (en) | 1994-11-25 | 1997-11-24 | System for driving stability control |
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Publications (1)
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DE19515061A Ceased DE19515061A1 (de) | 1994-11-25 | 1995-04-27 | System zur Fahrstabilitätsregelung |
DE19515055A Withdrawn DE19515055A1 (de) | 1994-11-25 | 1995-04-27 | Fahrstabilitäts-Regelschaltung mit geschwindigkeitsabhängigem Wechsel des Fahrzeugmodells |
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DE19515050A Withdrawn DE19515050A1 (de) | 1994-11-25 | 1995-04-27 | Verfahren zur Fahrstabilitätsregelschaltung mit Steuerung über Druckgradienten |
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