DE69633542T2

DE69633542T2 - Kraftfahrzeug-Bremssteuerungssystem

Info

Publication number: DE69633542T2
Application number: DE69633542T
Authority: DE
Inventors: Hirano Toyota-shi Aichi-ken Yutaka; Eiraku Toyota-shi Aichi-ken Akira; Soejima Toyota-shi Aichi-ken Shinichi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2016-07-19
Also published as: EP0754608A3; JP3348567B2; EP0754608A2; DE69633542D1; JPH0930392A; EP0754608B1; US5765929A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssteuersystem für ein Kraftfahrzeug. Noch spezieller bezieht sie sich auf ein neuartiges Bremsregelsystem für ein Kraftfahrzeug, dessen Bremsregelung nicht auf dem Konzept eines Schlupffaktors (oder Rate) basiert.
Im Vorfeld dazu sind hinlänglich bekannte Fahrzeug-Bremsregelsysteme gestanden, von denen jedes mit einer Bremseinrichtung versehen ist, welche die Bremskraft eines Kraftfahrzeugs unabhängig von einer Bremsbetätigung eines Fahrers regelt.
Beispielsweise legt das offizielle Amtsblatt der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 502197/1993 das Fahrzeug-Bremsregelungssystem offen, das eine Anti-Schlupf-Bremsregelung (abgekürzt zu ABS) realisiert, um das Blockieren eines Rades (Reifens) im Bremsmodus des Kraftfahrzeugs oder, in anderen Worten, den übermäßigen Schlupf des Rades relativ zu dessen berührender Untergrundoberfläche zu verhindern.
In diesem Bremsregelsystem wird der Soll-Schlupffaktor eines jeden Rades eingestellt, und der Bremsdruck der obenerwähnten Bremseinrichtung für das entsprechend zugehörige Rad wird so geregelt, dass der Ist-Schlupf-Faktor des Rades mit dessen Soll-Schlupffaktor in Übereinstimmung kommen kann.
Das offizielle Amtsblatt der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 227763/1991 legt das Fahrzeug-Bremsregelungssystem offen, das eine Traktionsregelung (abgekürzt zu TRC) realisiert, um den Schlupf eines Rades (Reifens) im Beschleunigungsmodus eines Kraftfahrzeugs oder, in anderen Worten, den übermäßigen Schlupf des Rades relativ zu dessen berührender Untergrundoberfläche zu verhindern.
In diesem Bremsregelsystem wird der Soll-Schlupffaktor des Antriebsrades eingestellt, und der Bremsdruck der obengenannten Bremseinrichtung für das Antriebsrad wird derart geregelt, dass der Ist-Schlupffaktor des Antriebsrades mit dessen Soll-Schlupffaktor in Übereinstimmung kommen kann.
Das offizielle Amtsblatt der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 502422/1993 legt das Fahrzeug-Bremsregelungssystem offen, das eine Fahrzeug-Stabilitätsregelung (abgekürzt zu VSC) realisiert, um jegliches instabiles Verhalten zu unterdrücken, wenn sich das Kraftfahrzeug in instabiler Weise bewegt hat.
In diesem Bremsregelsystem werden, um das instabile Verhalten zu unterdrücken, die Soll-Schlupffaktoren von rechten und linken Rädern (Reifen) geändert und eingestellt, und in der obengenannten Bremseinrichtung wird eine Differenz zwischen den Bremsdrücken für die rechten und linken Räder ermöglicht, um dadurch das Kraftfahrzeug zu stabilisieren.
Alle dieser Bremsregelsysteme im bekannten Stand der Technik stimmen in dem Punkt überein, dass der Soll-Schlupffaktor des Rades eingestellt wird, und dass der Bremsdruck der Bremseinrichtung dahingehend geregelt wird, den Ist-Schlupffaktor des Rades dem Soll-Schlupffaktor davon anzupassen.
Im Allgemeinen wird bei der Realisierung einer auf einem Schlupffaktor basierenden Regelung ein Verfahren übernommen, worin die Ventilschaltzeit eines hydrauli schen Stellgliedes zum Steuern des Bremsdrucks der Bremseinrichtung gemäß „eines inversen Hydraulikdruck-Modells" des Stellgliedes bestimmt wird.
Dennoch birgt die auf dem Schlupffaktor basierende Regelungstechnik, wie sie oben angeführt wurde, einige grundlegende Probleme in sich und kann nicht die beste Art der Bremsregelung realisieren, insbesondere keine übergreifend umfassende Bremsregelung zur Überwachung des Kraftfahrzeugs von einem globalen Gesichtspunkt aus.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung ist es sehr effektiv diese Probleme zu erfassen, die deshalb an dieser Stelle detaillierter erläutert werden sollen.
1) Erstes Problem
Das erste Problem der auf dem Schlupffaktor basierenden Regelung ist, dass der optimale Soll-Schlupffaktor selbst sich in Abhängigkeit von der Fahrumgebung des Kraftfahrzeugs beträchtlich ändert.
Im Allgemeinen steuhen der Schlupffaktor (oder Rate) S eines Rades und eine Bremskraft NS (die das Rad von der berührenden Untergrundoberfläche davon aufnehmen kann) im Verhältnis von sogenannten "μ-S Charakteristika", wie in 10 veranschaulicht. Wenn der Bremsdruck der Bremseinrichtung erhöht wird, nimmt der Schlupffaktor S entlang der Abszissenachse zu. Solange, bis der Bremsdruck einen Wert entsprechend dem Maximum μp der Kurve der μ-S Charakteristik erreicht, steigt die Bremskraft NS, welche das Rad von der berührenden Untergrundoberfläche aufnimmt, in der Nachfolge der Zunahme des Schlupffaktors S an.
Im Gegensatz dazu verlagert sich, aufgrund der Zunahme des Schlupffaktors S, wenn der Bremsdruck jenseits des Maximums μp angewandt wird, der Aspekt der Bremsung vom Bremsen des Kraftfahrzeugs zum bloßen Bremsen des Reifens. Als eine Folge blockiert das Rad sogar unter dem gleichen Bremsdruck leicht, und die Bremskraft NS, welche das Rad von der berührenden Untergrundoberfläche aufnimmt, nimmt abrupt ab.
Die auf dem Schlupffaktor basierenden Regelung gemäß dem bekannten Stand der Technik folgt einer fundamentalen Konzeption, dass in dem Fall, in dem der Bremsdruck das Maximum μp der Kurve der μ-S Charakteristik überschritten hat, und in dem das Rad folglich eine Tendenz zum Blockieren gezeigt hat, der Bremsdruck verringert wird, um den Schlupffaktor S herabzusetzen und das plötzliche Blockieren des Rades zu verhindern.
Unter diesem Gesichtspunkt wird berichtet, dass der Soll-Schlupffaktor in der Bremsregelung gemäß dem bekannten Stand der Technik in idealer Weise etwas geringer eingestellt werden sollte als ein dem Maximum μp der Kurve der μ-S Charakteristik entsprechender Schlupffaktor Sp.
Wie aus 10 ersichtlich wird, verändert sich jedoch die konkrete Kurve der μ-S Charakteristik beträchtlich, in Abhängigkeit von dem Reibungskoeffizienten μ der Fahrbahnoberfläche (kurz bezeichnet als das "Fahrbahnoberflächen-μ"). Es ist ebenfalls bekannt, dass sich die Charakteristik-Kurve aufgrund der bloßen Änderung des Lenkwinkels des Lenkrades des Kraftfahrzeugs beträchtlich ändert. Diese Fakten deuten an, dass der optimale Soll-Schlupffaktor selbst einer beträchtlichen Veränderung unterliegt, abhängig vom Fahrbahnoberflächen-μ und der Fahrstellung des Kraftfahrzeugs. In anderen Worten ausgedrückt, verändert sich in der auf dem Schlupffaktor ba sierenden Regelung gemäß dem bekannten Stand der Technik der Soll-Schlupffaktor, der das Rückgrad der Regelung bildet, per se beträchtlich, in Abhängigkeit von der Fahrumgebung des Kraftfahrzeugs. Dies ist das erste Problem der auf dem Schlupffaktor basierenden Regelung.
2) Zweites Problem
Das zweite Problem besteht darin, dass der Ist-Schlupffaktor des Rades nicht auf präzise Weise erfasst werden kann. Bei der Regelung der Angleichung des Ist-Schlupffaktors an den Soll-Schlupffaktor ist es unerlässlich, den Ist-Schlupffaktor präzise in Echtzeit zu erfassen. Der Ist-Schlupffaktor S des Rades ist definiert durch einen Ausdruck; S = (Va – W)/Va, wobei das Symbol W die Raddrehzahl des speziellen Rades bezeichnet, während das Symbol Va die echte Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bezeichnet (die Bodengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs). Für das präzise Erfassen des Ist-Schlupffaktors ist es daher zwangsläufig erforderlich, die echte Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln.
In demjenigen Zustand des Kraftfahrzeugs, in dem der Schlupf problematisch ist, ist es indes natürlicherweise unmöglich, die echte Fahrzeuggeschwindigkeit anhand von lediglich der Raddrehzahl abzuschätzen. Entsprechend sind viele der gegenwärtigen Bremsregelsysteme derart aufgebaut, wie dies im Folgenden dargelegt wird. Die maximale Raddrehzahl wird aus den vier Raddrehzahlen des Kraftfahrzeugs heraus erhalten und wird an die Stelle der Fahrzeuggeschwindigkeit eingesetzt. Zudem wird, wenn die maximale erhaltene Raddrehzahl aufgrund des Blockierens der vier Räder abrupt zum Abfallen gekommen ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit durch die maximale Fahrzeugverzögerung bestimmt (welche eine angenommene Verzögerung darstellt, über die hinaus das Kraftfahrzeug nicht verzögert werden kann). Von da an wird die Fahrzeuggeschwindigkeit so abgeschätzt, als verringere sie sich entsprechend der maximalen Verzögerung über die Zeit.
Selbstredend ist es überhaupt nicht möglich die präzise Fahrzeuggeschwindigkeit mittels dieses Verfahrens zu schätzen. Mit der Absicht dieses Problem noch leicht abzumildern, sind bisher verschiedene Techniken vorgeschlagen worden, wobei in jeder davon die Fahrzeuggeschwindigkeit auf genauere Weise abgeschätzt wird, mittels z. B. der Heranziehung des Bewegungsmodells des Kraftfahrzeugs oder des Charakteristik-Modells des Reifens, oder durch die gesonderte Bereitstellung eines Beschleunigungssensors (G Sensor).
Dennoch ist es tatsächlich sogar mit diesen Techniken schwierig, die Fahrzeuggeschwindigkeit in präziser Weise zu erfassen. Solange die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht präzise erhalten werden kann, kann der Ist-Schlupffaktor, der auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird, ebensowenig präzise erhalten werden. So besteht das zweite Problem der auf dem Schlupffaktor basierenden Regelung gemäß dem bekannten Stand der Technik darin, dass der als der Index der Regelung dienende Ist-Schlupffaktor nicht präzise abgeschätzt werden kann.
3) Drittes Problem
Das dritte Problem besteht darin, dass kein Regelungsalgorithmus, der bei der auf dem Schlupffaktor basierenden Regelung gemäß dem bekannten Stand der Technik verwendet wird, an sich die beste Regelung realisieren kann, sogar wenn die Regelgüte des Regelungssystems selbst gesteigert wird.
Wie vorher festgestellt, kann, obwohl die verschiedenen Verfahren zur Schätzung der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgeschlagen worden sind, die echte Fahrzeuggeschwindig keit zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht präzise erfasst werden. Insbesondere nach der Zunahme des Radschlupfes, nämlich während des wichtigsten Zeitabschnitts in der Bremsregelung, ist es, wie vorher erläutert, gängige Praxis, dass die abzuschätzende Fahrzeuggeschwindigkeit lediglich so vorgegeben wird, als verringere sie sich beträchtlich entsprechend der maximalen Verzögerung.
In der Folge soll sich auch die Soll-Raddrehzahl, die auf der Basis der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit abgeschätzt wird, gemäß einer dieser Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Rate abrupt verringern. Dementsprechend folgen, wie in 11 veranschaulicht, im Falle einer exzellenten Regelgüte des Regelungssystems, die Ist-Raddrehzahlen W von allen von den vier Rädern mit hoher Genauigkeit der sich abrupt verringernden Soll-Raddrehzahl Wr nach. So blockieren die vier Räder plötzlich und gleichzeitig.
Da das Bremsregelsystem nach bekannten Stand der Technik das Fahrbahnoberflächen-μ nicht feststellen kann, wird es gegenwärtig gemäß einer Regelungs-Logik nach dem If-Then-Muster dahingehend betrieben, dass der Bremsdruck der Regelungseinrichtung graduell erhöht wird und, dass, wenn von dem Rad festgestellt wird, dass es beträchtlichen Schlupf und die Tendenz zum Blockieren gezeigt hat, der Bremsdruck vermindert wird. Wie in 12 veranschaulicht, oszilliert jede Raddrehzahl (W1 oder W2) durchweg zwischen einem Wert in der Nähe von Schlupf 0 (Null) und einem Wert in der Nähe des Blockierens. Dementsprechend folgt die Ist-Raddrehzahl langsam der Soll-Raddrehzahl Wr nach, und wird in der Folge so geschätzt, als habe sie sich entsprechend einer einigermaßen moderaten Verzögerung vermindert (trotz des abrupten Abfalls der originalen Soll-Raddrehzahl Wr selbst).
Dennoch sollte im Falle der Verwendung eines Regelkreises von hoher Regelungsgenauigkeit, wie z. B. in einer PID (Proportional-Integral-Differential) Regelung, die Ist-Raddrehzahl abrupt abfallen, wenn die Soll-Raddrehzahl mit der plötzlichen Verminderung der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit abrupt abfällt. In diesem Falle erfährt deshalb der vorhandene Missstand eher noch eine Aktualisierung.
Auf diese Art und Weise birgt die Logik, die in dem auf dem Schlupffaktor basierenden Regelungssystem gemäß dem bekannten Stand der Technik Anwendung findet, den Widerspruch in sich, dass mittels einer Steigerung der Güte des Regelungssystems der Missstand eher noch weiter übernommen wird. Dieser Widerspruch bildet das dritte Problem.
4) Viertes Problem
Das vierte Problem lautet wie folgt: Mit dem Verfahren, worin der Bremsdruck der Bremseinrichtung auf der Basis des Soll-Schlupffaktors oder eines beliebigen darauf beruhenden Parameters (z. B. der Soll-Raddrehzahl, die durch Multiplikation der Ist-Raddrehzahl mit dem Soll-Schlupffaktor erhalten wird) geregelt wird, ist es schwierig eine umfassende Bremsregelung zu realisieren, die z. B. das ABS, die TRC und die VSC in Entsprechung mit dem Verhalten oder Zustand des Kraftfahrzeugs in sich vereinigt.
Beispielsweise ist die gegenwärtige Situation so, dass in dem Fall, in dem die Ventilschaltzeit des Stellgliedes unter der Verwendung des inversen Hydraulikdruck-Modells abgeschätzt wird, um den Bremsdruck entsprechend zum Soll-Schlupffaktor zu erhalten, eine bloße Öffnung als ein Ventil-Modell angenommen wird, wobei die Ventilschaltzeit gemäß dem statischen Modell berechnet wird. In dem praktischen hydraulischen Regelungssystem kann jedoch keine hohe Regelgenauigkeit sichergestellt werden, sofern nicht die Änderung der Steifigkeit des Leitungssystems berücksichtigt wird. Zudem kann der entsprechende Bremsdruck nicht mit einer zufriedenstellenden Genauigkeit abgeschätzt werden, sofern nicht die Ventilschaltzeit gemäß eines dynamischen Modells berechnet wird, in dem sogar die Bewegung des Kraftfahrzeugs, die Verstärkung und Phase des Stellgliedes, die hydraulische Druckcharakteristik des Stellgliedes, etc. in Betracht gezogen werden.
Das Regelungssystem gemäß dem bekannten Stand der Technik ist deshalb mit dem Problem behaftet, dass es beispielsweise manchmal Fehlschläge in der entsprechenden Anpassung von der Verstärkung und Phase des Stellgliedes oder von dessen hydraulischer Druckcharakteristik an das momentane Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs gibt, und so die Regelung der Bremskraft nicht immer die optimale Fahrzeug-Stabilitätsregelung darstellt.
In anderen Worten besteht in Verbindung mit dem Verfahren, worin der "Soll-Bremsdruck" direkt vom Soll-Schlupf oder irgend einem darauf beruhenden Parameter abgeschätzt wird, das Problem, dass sogar wenn derartige Bremsdrücke beispielsweise für die rechten und linken Räder unabhängig voneinander berechnet werden, die resultierende "momentane Zuteilung von Bremsmomenten an die rechten und linken Räder" nicht immer vorteilhaft zum realen Schlupfzustand oder -verhalten des Kraftfahrzeugs passt, d. h. zur "notwendigen Zuteilung von Bremsmomenten an die rechten und linken Räder".
Es ist daher gegenwärtig in der Tat schwierig, dass die Regelung der Bremskräfte in positiver Weise nutzbar gemacht wird, nicht nur für das ABS oder die TRC, sondern auch für die VSC, die das Verhalten oder die Lage des Kraftfahrzeugs derart überwachen soll, so dass sich daraus ein System entwickeln kann, welches die umfassende Bremsregelung realisiert.
Das Dokument EP 0618118 A2 beschreibt ein Antiblockier-Bremssystem, das einen Detektor zum Erhalten von Drehzahlen beinhaltet. Außerdem legt das Dokument eine Reguliervorrichtung zum Regeln der Bremsdrücke auf der Basis einer Ausgangsgröße des Detektors offen, wobei diese Vorrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen den Bremsdrücken der hinteren rechten und linken Räder enthält, so dass der Bremsdruck des Hinterrades mit der höheren Drehzahl niedriger ist, als derjenige für das Hinterrad mit der niedrigeren Drehzahl. Das Hinterrad mit der höheren Drehzahl wird als ein Drehzahl-Überwachungs-Rad herangezogen.
Im Abstract der japanischen Anmeldung JP 62091354 wird eine Einrichtung zur Verhinderung des Auftretens des Durchdrehens offengelegt. Diese Einrichtung funktioniert auf der Basis eines Abgleichs der Drehzahlen der Antriebsräder und der Nicht-Antriebsräder.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben angegebenen Probleme des bekannten Standes der Technik getätigt worden, und ihre Aufgabe besteht darin, ein völlig neuartiges Bremsregelungssystem für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, in dem das auf dem Schlupffaktor basierende Bremsregelungssystem nach dem bekannten Stand der Technik durchgreifend neu überdacht ist, welches eine Bremsregelung zu geringeren Kosten und mit höherer Genauigkeit realisieren kann, und welches reibungslos das ABS, die TRC, die VSC oder/und ähnliches einbinden kann, um dadurch das Kraftfahrzeug von einem unfassenderen Standpunkt aus zu überwachen.
Wie dies sein Kerninhalt in 1 veranschaulicht hat, hat der Ausführungsaspekt der vorliegenden Erfindung, wie er in Anspruch 1 definiert ist, die obige Aufgabe mittels eines Bremsregelsystems für ein Kraftfahrzeug gelöst, welches die folgenden Anordnungen besitzt. Im einzelnen umfasst das Bremsregelsystem eine Einrichtung zum Erfassen einer Ist-Raddrehzahl einer Vorderradseite des Kraftfahrzeugs; eine Einrichtung zum Erfassen einer Ist-Raddrehzahl einer Hinterradseite des Kraftfahrzeugs; eine Einrichtung zum Einstellen dieser Soll-Raddrehzahl der Vorderradseite, die niedriger ist als die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite, auf der Basis der erfassten Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite; eine Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung zwischen der Soll-Raddrehzahl der Vorderradseite und der Ist-Raddrehzahl davon; eine Einrichtung zum Berechnen eines Soll-Bremsmoments der Vorderradseite auf der Basis der Abweichung der Vorderradseite und der Ist-Raddrehzahl davon; eine Einrichtung zum Einstellen eines Soll-Bremsmoments der Hinterradseite auf der Basis des Soll-Bremsmoments der Vorderradseite; und eine Einrichtung zum Regeln eines Bremsdrucks der Bremseinrichtung auf der Basis des Soll-Bremsmoments der Vorderradseite und des Soll-Bremsmoments der Hinterradseite.
Der Ausführungsaspekt, wie er in Anspruch 2 definiert ist, hat in ähnlicher Weise die obige Aufgabe mittels eines wie in Anspruch 1 definierten Bremsregelsystems für ein Kraftfahrzeug gelöst, welches außerdem eine Einrichtung beinhaltet zum Erfassen, ob die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite niedriger geworden ist als die Ist-Raddrehzahl der Vorderradseite oder nicht; wobei bei der Erfassung, dass die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite niedriger geworden ist als die Ist-Raddrehzahl der Vorderradseite, das Sollbremsmoment der Hinterradseite so eingestellt wird, dass die erstere Ist-Raddrehzahl gleich der letzteren werden kann.
Der Ausführungsaspekt, wie er in Anspruch 3 definiert ist, hat die obige Aufgabe mittels eines wie in Anspruch 1 definierten Bremsregelsystems für ein Kraftfahrzeug gelöst, welches außerdem eine Einrichtung beinhaltet zum Beurteilen, ob ein Bremsmoment der Hinterradseite im Wesentlichen in einem Maximumzustand des Bremsregelsystems ist oder nicht; wobei bei der Beurteilung, dass das Bremsmoment der Hinterradseite im Wesentlichen in dem Maximumzustand ist, die Soll-Raddrehzahl der Vorderradseite, die relativ zur Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite niedriger einzustellen ist, noch niedriger eingestellt wird.
Der Ausführungsaspekt, wie er in Anspruch 4 definiert ist, hat die obige Aufgabe mittels eines wie in Anspruch 1 definierten Bremsregelsystems für ein Kraftfahrzeug gelöst, welches zudem eine Einrichtung beinhaltet zum Erfassen, ob die Hinterradseite eine Tendenz zum Blockieren aufweist oder nicht; wobei bei der Erfassung, dass die Hinterradseite die Tendenz zum Blockieren aufweist, der Bremsdruck der Bremseinrichtung für die Hinterradseite herabgesetzt wird.
Der Ausführungsaspekt, wie er in Anspruch 5 definiert ist, hat in ähnlicher Weise die obige Aufgabe mittels eines wie in Anspruch 1 definierten Bremsregelsystems für ein Kraftfahrzeug gelöst, welches ferner eine Einrichtung zum Erfassen der Eigenschaften des Fahrzeugverhaltens beinhaltet; und eine Einrichtung zum Berechnen eines zweiten Soll-Bremsmoments, das dazu dient, eine Bremsmoment-Differenz in einer Querrichtung des Kraftfahrzeugs auf der Basis der Eigenschaften des Fahrzeugverhaltens zu erzeugen; wobei die Einrichtung zum Regeln des Bremsdrucks der Bremseinrichtung den Bremsdruck unter zusätzlicher Berücksichtigung auch des zweiten Soll-Bremsmoments regelt.
Der Ausführungsaspekt, wie er in Anspruch 6 definiert ist, hat in ähnlicher Weise die obige Aufgabe mittels eines Bremsregelsystems für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 gelöst, das zusätzlich eine Einrichtung zum zwangsweisen Übertragen einer Bremskraft beinhaltet zum zwangsweisen Übertragen einer Bremskraft, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist; und eine Einrichtung zum Berechnen eines dritten Soll-Bremsmoments auf der Basis der Bremskraft, die durch die Einrichtung zum zwangsweisen übertragen einer Bremskraft übertragen wird; wobei die Einrichtung zum Regeln des Bremsdrucks der Bremseinrichtung den Bremsdruck unter zusätzlicher Berücksichtigung auch des dritten Soll-Bremsmoments regelt.
Der Ausführungsaspekt, wie er in Anspruch 7 definiert ist, hat in ähnlicher Weise die obige Aufgabe gelöst mittels eines Bremsregelsystems für ein Kraftfahrzeug mit Zweiradantrieb mit Antriebsrädern und angetriebenen Rädern, wobei die Bremseinrichtung eingebaut ist, die in der Lage ist, eine Bremskraft des Kraftfahrzeugs unabhängig von einer Betätigung der Bremsen durch einen Fahrer von dem Kraftfahrzeug zu regeln, um das Rutschen des Kraftfahrzeugs während der Bescheunigung davon zu verhindern, mit einer Einrichtung zum Erfassen einer Ist-Raddrehzahl einer Antriebsradseite des Kraftfahrzeugs; einer Einrichtung zum Erfassen einer Ist-Raddrehzahl einer Seite mit angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs; einer Einrichtung zum Einstellen dieser Soll-Raddrehzahl der Antriebsradseite, die höher ist als die Ist-Raddrehzahl der Seite mit angetriebenen Rädern, auf der Basis der erfassten Ist-Raddrehzahl der Seite mit angetriebenen Rädern; einer Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung zwischen der Soll-Raddrehzahl der Antriebsradseite und der Ist-Raddrehzahl davon; einer Einrichtung zum Berechnen eines Soll-Bremsmoments der Antriebsradseite auf der Basis der Abweichung der Antriebsradseite und der Ist-Raddrehzahl davon; einer Einrichtung zum Regeln eines Bremsdrucks der Bremseinrichtung auf der Basis des Soll-Bremsmoments der Antriebsradseite.
Die obengenannten und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung weiter ersichtlich werden, welche in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen erfolgt, worin gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile bezeichnen, und worin:
1 ein Blockdiagramm ist, das den Kerninhalt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ein partielles vergrößertes Diagramm der in 10 veranschaulichten μ-S Charakteristika ist;
3 ein Ablaufdiagramm ist, das einen durch ein PID Regelmodul ausgeführten Regelungsablauf im Hinblick auf die Ausführung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 ein Blockdiagramm ist, das den schematischen Aufbau des gesamten Ausführungsaspekts der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein Blockdiagramm ist, das die Anordnung eines Regelkreises zeigt;
6 ein Blockdiagramm ist, das die Funktionsweise eines Hydraulikdruck-Regelmoduls veranschaulicht;
7 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Regelungsablauf, von der Berechnung eines Soll-Bremsmoments bis zu der Antriebssteuerung eines Ventils veranschaulicht;
8 ein Graph ist, der die Variationen in einem geschätzten hydraulischen Bremsdruck auf der Hinterradseite eines Kraftfahrzeugs zeigt;
9 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Regelungsablauf veranschaulicht, in dem der Einfluss eines P-(Proportional-)Ventils berücksichtigt wird;
10 ein Graph ist, der die μ-S Charakteristika veranschaulicht, auf die bereits oben in Verbindung mit 2 Bezug genommen wurde;
11 ein Graph ist, der eine Situation zeigt, in der sich eine Ist-Raddrehzahl in idealer Weise einhergehend mit einer Soll-Raddrehzahl ändert; und
12 ein Graph ist, der eine Situation zeigt, in der eine Ist-Raddrehzahl in dem bekannten Stand der Technik einer Soll-Raddrehzahl nachfolgt.
Es wird nun ein Ausführungsaspekt (Ausführungsform) gemäß Anspruch 1 beschrieben werden.
Der in Anspruch 1 definierte Aspekt der Erfindung beseitigt alle der vorangehenden ersten~vierten Probleme der auf dem Schlupffaktor basierenden Bremsregelung.
Für den Anfang, um die ersten und zweiten Probleme zu beheben, wird bei der Ausführung der Bremsregelung keiner der Parameter des Soll-Schlupffaktors, der Raddrehzahl und des Ist-Schlupffaktors verwendet.
Weiterhin, um das dritte Problem zu beheben, hat die in Anspruch 1 definierte vorliegende Erfindung "eine bestimmte Gegebenheit" der Suche nach einem Sollwert berücksichtigt, der selbst dann keinerlei Missstand übernimmt, wenn die Regelgüte des Regelsystems erhöht wird (ein Sollwert, der ein besseres Ergebnis liefern kann, wenn die Regelgüte des Regelsystems stärker erhöht wird).
Die Gegebenheit besteht darin, dass "im allgemeinen zur Stabilisierung des Verhaltens oder der Bewegung des Kraftfahrzeugs die Bremskraft der Hinterradseite normalerweise oder immer etwas kleiner als die der Vorderradseite eingestellt wird". Dies bildet die Basis der Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das bedeutet, dass, wenn die Soll-Raddrehzahl der Vorderradseite so eingestellt wird, dass sie innerhalb eines Bereichs, in dem die Hinterradseite nicht zum Blockieren neigt, immer geringer als die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite wird, das simultane Blockieren der vier Räder, worauf in Verbindung mit dem dritten Problem hingewiesen wurde, verhindert werden kann.
Dennoch kann mit dieser Maßgabe allein der beste Schlupffaktor in der Nähe des Maximums μP der Kurve der μ-S Charakteristik, wie in 10 veranschaulicht, nicht erreicht werden. In den in Anspruch 1 definierten Ausführungsaspekt ist deshalb das Konzept eines "Bremsmoments" eingeführt worden, so dass der Bremszustand (Schlupfzustand) der Vorderradseite in Richtung desjenigen Zustands davon gebracht werden kann, der dem Maximum μP der μ-S Charakteristik-Kurve entspricht, und dass das vierte oben erläuterte Problem gleichzeitig gelöst werden kann.
Als ein praktikabler Ausführungsaspekt_kann ein solcher betrachtet werden, in dem der Bremszustand in Rich tung des Maximums μP gemäß einem Algorithmus, wie er im folgenden erklärt wird, angenähert wird. Es wird nun angenommen, dass die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite zum Beginn der Regelung Wvr ist. Bei dieser Gelegenheit wird die Soll-Raddrehzahl Wrf der Vorderradseite wie in Gleichung (1) unten angegeben eingestellt, d. h. sie wird im Verhältnis zu einer vorgegebenen Rate Srr niedriger eingestellt als die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite. Hier steht die vorgegebene Rate Srr weder in irgend einer Relation mit dem "Soll-Schlupffaktor" im bekannten Stand der Technik, noch steht sie in irgend einer Relation mit dem "Ist-Schlupffaktor". Wrf = Wvr(1 – Srr), 0 < Srr < 1 (1)
Anschließend wird das Soll-Bremsmoment Nrf der Vorderradseite berechnet unter Heranziehung von z. B. den folgenden Gleichungen (2) und (3): Nrf = Kpf*ef + Kdf*dWvf/dt + Kif*∫efdt + Cf (2) ef = Wvf – Wrf (3)
Hier bezeichnen die Symbole Kpf, Kdf und Kif jeweils die Regelungsverstärkungen der PID Regelung bezüglich der Vorderradseite. Das Symbol Cf bezeichnet den Ausgangswert des Soll-Bremsmoments Nrf der Vorderradseite, während das Symbol Wvf die Ist-Raddrehzahl der Vorderradseite bezeichnet. Der Ausgangswert Cf wird als derjenige Referenzwert des Soll-Bremsmoments Nrf der Vorderradseite betrachtet, welcher der durchschnittlichen Verzögerung des Kraftfahrzeugs entspricht. Dieser Ausgangswert Cf kann beispielsweise als ein Produkt festgelegt werden, dass dadurch erhalten wird, dass ein Wert Vn, der mittels Glättung des Maximalwertes der Raddrehzahlen der vier Rä der berechnet wird, mit einem vorgegebenen Koeffizienten multipliziert wird. Selbsterklärend bezeichnet das Symbol ef die Abweichung der Ist-Raddrehzahl Wvf der Vorderradseite von der Soll-Raddrehzahl Wrf davon.
Anschließend wird, um den Bremszustand der Hinterradseite in Richtung des Maximums μP der μ-S Charakteristik-Kurve anzunähern, das Soll-Bremsmoment Nrr der Hinterradseite beispielsweise auf der Basis der folgenden Gleichung (4) bestimmt: Nrr = α*Nrf (0 < α) (4)
Es folgt die Beschreibung einer Situation, in der der Bremszustand mittels der obigen Ausführung in Richtung des Maximums μP der μ-S Charakteristik-Kurve angenähert wird mit Bezug auf 2.
Nun wird, sofern die vorgegebene Rate Srr nicht 0 (null) ist, die Soll-Raddrehzahl der Vorderradseite Wrf gemäß Gleichung (1) unfehlbar niedriger eingestellt als die Ist-Raddrehzahl Wvr der Hinterradseite. Als eine Folge wird, wenn z. B. ein Zustand 1 als der Bremszustand der Hinterradseite zum gegenwärtigen Zeitpunkt angenommen wird, der Bremszustand der Vorderradseite als erstes an einen Zustand 2 angenähert. Hier wird das Soll-Bremsmoment Nrf der Vorderradseite, das der Soll-Raddrehzahl Wrf der Vorderradseite und damit in anderen Worten dem Zustand 2 entspricht, als ein Wert 3 auf der Basis von Gleichung (2) berechnet. Anschließend wird das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr als ein Wert 4 durch Multiplizieren des Soll-Bremsmoments der Vorderradseite Nrf mit der vorgegebenen Rate α nach Gleichung (4) berechnet.
Wie aus 2 ersichtlich wird, nähert sich, wenn die vorgegebene Rate α einen bestimmten großen Wert annimmt, das dem Wert 4 entsprechende Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr dem Bremszustand der Hinterradseite bis hinauf zu einem Zustand 5 an, der näher zum Maximum μP ist als der Zustand 1. Folglich entspricht die Größe α der Rate oder Geschwindigkeit, in der der Bremszustand in Richtung des Maximums μP gebracht wird.
Auf diese Weise wird der Bremszustand der Hinterradseite von dem Zustand 1 in den Zustand 5 gebracht. Von da an werden den obigen Berechnungen für die Zustände 1~5 ähnliche Berechnungen in Bezug auf den Zustand 5 sukzessive wiederholt.
Nachdem der Bremszustand auf diese Weise in die Nähe des Maximums μP der μ-S Charakteristik-Kurve gekommen ist, überschreitet der Bremszustand (Schlupfzustand) der Vorderradseite zu gegebener Zeit das Maximum μP, und die Vorderradseite zeigt die Tendenz zum Blockieren. In diesem Stadium vergrößert sich jedoch die Abweichung ef abrupt gemäß Gleichung (3) in ihre Negativrichtung und vermindert das Soll-Bremsmoment Nrf der Vorderradseite gemäß Gleichung (2). Als eine Folge schaltet die Bremsregelung in die Richtung der Auflösung des Blockierens, nämlich in die Richtung der Verminderung des Bremsdrucks. So wird der Bremszustand der Vorderradseite zu diesem Zeitpunkt in die Nähe des Maximums μP eingeregelt. Dementsprechend wird natürlich der Bremszustand der Hinterradseite in einen Zustand eingeregelt, der in der Ansicht von 2 etwas links von demjenigen der Vorderradseite liegt, der aber ebenfalls dem Maximum μP benachbart ist.
Auf diese Weise können die Bremszustände effizient an das Maximum μP der Kurve der μ-S Charakteristik herange bracht werden, wobei das simultane Blockieren der vier Räder vermieden wird.
Wie aus der obigen Beschreibung klar ersichtlich wird, wird der Parameter des "Soll-Schlupffaktors", der "Fahrzeuggeschwindigkeit" oder des "Ist-Schlupffaktors" zu keiner Gelegenheit im Regelungsablauf verwendet. Im Übrigen werden praktikable Verfahren zum Abschätzen des Bremsdrucks der Bremseinrichtung aus den auf die obengenannte Weise erhaltenen Soll-Bremsmomenten Nrf und Nrr später detailliert beschrieben.
Als nächstes wird ein Ausführungsaspekt gemäß Anspruch 2 beschrieben werden.
Die vorangehende Regelungslogik gilt in einem idealen Zustand, d. h. in einem Fall, in dem die μ-S Charakteristika für alle der Räder während der gesamten Bremsregelung identisch und unveränderlich sind. In Wirklichkeit jedoch wird die Hinterradseite, z. B. aufgrund einer rutschigeren Fahrbahnoberfläche der Hinterradseite als derjenigen der Vorderradseite, manchmal eher die Tendenz zum Blockieren zeigen als die Vorderradseite. In so einem Fall haben die Vorderräder, in Verbindung mit der zuvor angegebenen Logik, ihre Schlupffaktoren in der Nachfolge auf die Hinterräder erhöht. Dementsprechend kann es zum simultanen Blockieren der vier Räder kommen.
Aus diesem Grunde wird in einem Fall, in dem die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite Wvr niedriger als die Ist-Raddrehzahl der Vorderradseite Wvf geworden ist, die Soll-Raddrehzahl der Hinterradseite Wrr zu diesem Zeitpunkt auf die Höhe der Ist-Raddrehzahl der Vorderradseite Wvf eingestellt, und das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr wird direkt von der PID Regelung bestimmt.
In diesem Fall wird das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr nicht entsprechend der vorher angeführten Gleichung (4) berechnet, sondern es wird auf der Basis der unteren Gleichungen (5) und (6) berechnet. Auf diese Weise wird das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr dahingehend herabgesetzt, dass die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite Wvr wieder auf die Höhe der Ist-Raddrehzahl der Vorderradseite Wvf zurückgebracht wird, sodass das vorherige Blockieren der Hinterradseite umgangen wird. Nrr = Kpr*er + Kdr*dWvr/dt + Kir*∫erdt + Cr (5) er = Wvr – Wvf (6)
Anschließend wird ein Ausführungsaspekt gemäß Anspruch 3 beschrieben werden.
Wegen der oben erläuterten Regelungslogik können die Bremszustände von sowohl den Vorder- als auch den Hinterradseiten im wesentlichen perfekt, zumindest auf der Fahrbahn mit einem niedrigen μ, in die Nähe des Maximums μP der Kurve der μ-S Charakteristik gebracht werden. Dennoch kann in einem Fall, in dem beispielsweise das Kraftfahrzeug in einem Hochgeschwindigkeits-Betriebszustand intensiv abgebremst worden ist und auf der Fahrbahnoberfläche, deren Reibungskoeffizient μ sehr hoch ist, das Blockieren der Hinterradseite sogar dann unterbleiben, wenn der Öldruck der Bremseinrichtung für die Hinterradseite den physikalisch erzeugbaren Maximalwert erreicht hat.
Im Allgemeinen ist das Bremsregelsystem derart ausgelegt, dass der physikalisch erzeugbare Öldruck der Vorderradseite höher als derjenige der Hinterradseite ist. Dabei wird in einem Fall, in dem die vorher erwähnte vor gegebene Rate Srr nicht auf einen vergleichsweise hohen Wert eingestellt wird, die Soll-Raddrehzahl der Vorderradseite Wrf nicht wesentlich an das Maximum μP der μ-S Charakteristik-Kurve angenähert. Deshalb wächst das Bremsmoment der Vorderradseite nicht stärker an, trotz der Tatsachen, dass noch ein Spielraum für das Bremsmoment bis hinauf zum Maximum μP der μ-S Charakteristik-Kurve gelassen ist, und dass noch ein Spielraum für die Erhöhung des Öldrucks bis hinauf zum physikalischen Maximalwert gelassen ist.
Zu einem derartigen Anlass wird deshalb die vorgegebene Rate Srr etwas größer eingestellt, d. h. die relativ zu der Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite Wvr niedriger einzustellende Soll-Raddrehzahl der Vorderradseite Wrf wird noch niedriger eingestellt.
In konkreterer Weise besteht ein für diese Maßgabe in Frage kommendes Beispiel darin, dass die vorgegebene Rate Srr in Entsprechung mit einer bestimmten Zeitkonstante graduell erhöht wird. So wird die Soll-Raddrehzahl der Vorderradseite Wrf starker in Richtung des Maximums μP angenähert. Sodann wird die vorgegebene Rate Srr zu dem Zeitpunkt festgesetzt, zu dem die Vorderradseite erstmals die Tendenz zum Blockieren gezeigt hat. Im Übrigen wird, wenn die Tendenz zum Blockieren noch weiterhin besteht, die vorgegebene Rate Srr entgegengesetzt verkleinert. Auf diese Art wird es dem Bremszustand der Vorderradseite ermöglicht zu jeder Gelegenheit sehr nahe an das Maximum μP der μ-S Charakteristik-Kurve heranzukommen. Entsprechend ist es möglich diejenige Situation zu vermeiden, in der das Bremssystem wegen des Ausbleibens der Erhöhung der Bremskraft der Bremseinrichtung für die Vorderradseite, auf der durch ein hohes μ gekennzeichneten Fahrbahn, kein zufriedenstellendes Bremsverhalten zeigen kann.
Als nächstes wird ein Ausführungsaspekt gemäß Anspruch 4 beschrieben werden.
Wie zuvor erläutert, wird in der Bremsregelung der vorliegenden Erfindung das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr als das Produkt des Soll-Bremsmoments der Vorderradseite Nrf mit der vorgegebenen Rate α festgelegt. Deshalb blockieren die vier Räder, zumindest im Idealzustand, nicht gleichzeitig. Wie bereits dargelegt, besitzt jedoch die tatsächliche Fahrbahnoberfläche nie die einheitliche μ-S Charakteristik, und die μ-S Charakteristika selbst ändern sich leicht infolge der Änderung des Lenkwinkels. Aus derartigen Gründen wird die Hinterradseite im konkreten Fall manchmal früher zum Blockieren neigen als die Vorderradseite.
Sobald die Hinterradseite die Tendenz zum Blockieren gezeigt hat, ist das Ereignis des simultanen Blockierens der vier Räder möglich, da die Bremsung für die Vorderradseite aufgrund des Regelungsalgorithmus noch weiter verstärkt oder erhöht wird. Das gleichzeitige Blockieren der vier Räder ist ein sehr instabiler Zustand des Kraftfahrzeugs, und sollte aufs äußerste vermieden werden. Deshalb wird immer überwacht, ob die Hinterradseite die Tendenz zum Blockieren aufweist oder nicht, und der Bremsdruck der Bremseinrichtung für die Hinterradseite wird aufgrund der Beurteilung der Tendenz der Hinterradseite zum Blockieren vermindert.
Hierbei erübrigt es sich zu sagen, dass der Vorgang der "Verminderung des Bremsdrucks der Bremseinrichtung für die Hinterradseite" konkret als das Ergebnis des Absenkens des Soll-Bremsmoments der Hinterradseite Nrr realisiert werden kann. Ferner kann der Vorgang durch einsetzen von 0 (Null) als die vorgegebene Rate α realisiert werden, wovon in dem Fall des Berechnens des Soll- Bremsmoments der Hinterradseite Nrr von dem Soll-Bremsmoment der Vorderradseite Nrf Gebrauch gemacht wird.
In diesem Fall kann, in Bezug auf den Ausdruck "Verminderung", der Bremsdruck bis auf 0 abgesenkt werden oder er kann genau um einen vorbestimmten Betrag vermindert werden.
Im Übrigen kann das Beurteilen, ob die Hinterradseite die Tendenz zum Blockieren aufweist oder nicht, z. B. mittels Erhalten der höheren Wvr max von den Ist-Raddrehzahlen der Hinterradseite Wvr und anschließendem Erfassen, ob der differenzierte Wert der höheren Wvr max größer als ein Schwellenwert DVth ist oder nicht, erfolgen. Diese Beurteilung nutzt den Sachverhalt, dass sich die Rad-Beschleunigung (Verzögerung) abrupt vergrößert, wenn das entsprechende Rad zum Blockieren neigt. Der Schwellenwert DVth kann voreingestellt sein. Der Grund, weswegen der Differenzialwert der höheren von den Ist-Raddrehzahlen der Hinterradseite Wvr als heranzuziehende das Kriterium günstig ist, besteht darin, dass die Tendenzen von den beiden Hinterrädern zum Blockieren verlässlich erfasst werden können, wenn die Raddrehzahl von dem sich weniger bewegenden Rad unter den zwei Hinterrädern herangezogen wird.
Im Übrigen soll ein praktikables Verfahren zum Beurteilen des Blockier-Zustandes der Hinterradseite nicht auf das obige Verfahren beschränkt sein. Ferner kann, um zu vermeiden, dass der Arbeitsvorgang dieses Ausführungsaspektes öfter als notwendig durchgeführt wird, der Bremsdruck der Bremseinrichtung für die Hinterradseite eigentlich auch nur aufgrund der Beurteilung der Tendenzen der vier Räder zum gleichzeitigen Blockieren vermindert werden. In diesem Zusammenhang muss der Sachverhalt, ob alle der vier Räder zum Blockieren neigen oder nicht, auf andere Weise beurteilt werden als bei der Beurteilung der Tendenz von lediglich der Hinterradseite zum Blockieren. Diese Zweckmäßigkeit kann mittels Differenzieren der maximalen Raddrehzahl Wv max von den vier Rädern und anschließendem Vergleich des Differenzialwertes mit einem vorbestimmten Schwellenwert DV'th realisiert werden.
Wenn der Bremsdruck für die Hinterradseite wie oben erläutert herabgesetzt worden ist, wirkt das Bremsmoment kaum noch auf der Hinterradseite. Aus diesem Grunde steigt die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite Wvr wieder an, und das simultane Blockieren der vier Räder kann vermieden werden. Außerdem kann das Maximum μP der μ-S Charakteristik-Kurve ausgehend von einem Zustand von niedrigem Bremsniveau wieder von neuem gesucht werden. Es ist deshalb möglich, selbst eine solche Situation angemessen zu beherrschen, in der die Hinterradseite (oder die vier Räder) aufgrund von z. B. der beträchtlichen Änderung der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche bereits begonnen hat die Tendenz zum Blockieren zu zeigen.
Hier in dieser Regelung wird lediglich der Bremsdruck für die Hinterradseite vermindert. Auf der Vorderradseite wird durch die PID Regelung durchgehend die Bremsung auf einem dem Maximum μP näheren Niveau, als dem Niveau für die Hinterradseite, auf der μ-S Charakteristik-Kurve realisiert, sodass das für das Bremsverhalten nachhaltig wirksame Bremsmoment der Vorderradseite bestimmt sichergestellt ist, ohne 0 (Null) zu werden.
Die bis hierhin erläuterten Algorithmen sind in der Form eines Ablaufdiagramms in 3 gemeinsam verkörpert. Da die wesentlichen Inhalte der Regelung bereits erläutert worden sind, sollen hier nur die Regelungsschritte kurz beschrieben werden.
Mit Bezug auf 3, entspricht ein sich entlang der Schritte 100, 101, 102 und 103 erstreckender Pfad einem Pfad, der für gewöhnlich befolgt wird.
Hier wird nicht der Mittelwert aus den Drehzahlen der zwei Hinterräder als die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite Wvf übernommen, aber die höhere Drehzahl wird als solche übernommen. Dies basiert auf der Anerkennung der Tatsache, dass das Rad mit weniger Bewegung den Ist-Zustand der Hinterradseite eher widerspiegelt. Natürlich kann jedoch genausogut der Mittelwert übernommen werden. Ferner kann genauso gut ein Verzögerungs-Grenzwert, der demjenigen von der Logik im bekannten Stand der Technik ähnlich ist, für den Mittelwert eingesetzt werden.
Ein Pfad, der von dem Schritt 100 zu der Seite von einem Schritt 104 führt, entspricht einem Fall, in dem die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite Wvr aufgrund einer beliebigen Ursache niedriger geworden ist als die Ist-Raddrehzahl der Vorderradseite Wvf. Als erstes wird bei dem Schritt 104 beurteilt, ob die Hinterradseite zum Blockieren neigt oder nicht. Beim Beurteilen der Tendenz zum Blockieren schreitet der Regelungsablauf fort zu einem Schritt 106, bei dem das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr unverzüglich auf 0 (Null) zurückgesetzt wird, um die Tendenz zum Blockieren zu beseitigen.
Wenn bei dem Schritt 104 beurteilt worden ist, dass sich die Hinterradseite nicht in dem Blockier-Zustand befindet, geht der Regelungsablauf weiter zu einem Schritt 108, bei dem das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr mit den Gleichungen (5) und (6) berechnet wird, anstatt mit Gleichung (4) (wegen der Situation, in der sich die Hinterradseite nicht in dem Blockier-Zustand befindet, in der aber die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite Wvr kleiner ist als die Ist-Raddrehzahl der Vorderradseite Wvf).
Als eine Folge wird der Bremsdruck der Bremseinrichtung für die Hinterradseite vermindert, und die Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite Wvr kann sich wieder bis hinauf auf ein Niveau steigern, das gleichwertig zu der Ist-Raddrehzahl Wvf der Vorderradseite ist.
Die Schritte 110~126 entsprechen denjenigen zum Beurteilen, ob das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr im Wesentlichen in dem Maximumzustand ist oder nicht, und zum Ändern der vorgegebenen Rate Srr, welche die Beziehung zwischen der Ist-Raddrehzahl der Hinterradseite Wvr und der Soll-Raddrehzahl der Vorderradseite Wrf beim Beurteilen des Maximumzustandes vorschreibt, um dabei die Differenz von den beiden Drehzahlen Wvr und Wrf weiter zu vergrößern.
Genauer wird, wenn bei dem Schritt 110 erfasst worden ist, dass das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr größer ist als das durch das Bremsregelsystem physikalisch erzeugbare Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr max, der Wert eines Zählers Ca bei dem Schritt 114 inkrementiert, wobei der Zähler Ca die Anzahl der Zeitpunkte angibt, zu denen die Ungleichheit Nrr = Nrr max gegolten hat. Andererseits, wenn bei dem Schritt 110 erfasst worden ist, dass das Soll-Bremsmoment Nrr nicht größer als das Sollbremsmoment Nrr max ist, arbeitet der nachfolgende Schritt 112 derart, dass der Zähler Ca und ein Zähler Cb beide auf 0 (Null) zurückgesetzt werden, wobei der Zähler Cb die Anzahl der Zeitpunkte angibt, zu denen die Tendenz der Vorderradseite zum Blockieren erfasst worden ist. Außerdem wird in dem Schritt 112 die vorgegebene Rate Srr auf ihren Ausgangswert eingestellt. Nach dem Schritt 112 ist die Routine beendet.
Wenn bei dem auf den Schritt 114 folgenden Schritt 116 erfasst worden ist, dass die Anzahl von Zeitpunkten Ca größer als ein vorbestimmter Wert Cath geworden ist, wird beurteilt, dass, obwohl der Bremszustand der Hinterradseite das Maximum μP erreicht hat, der Bremszustand der Vorderradseite noch einen Spielraum besitzt. Beim nächsten Schritt 118 wird, um den Bremszustand der Vorderradseite weiter an das Maximum μP der μ-S Charakteristik-Kurve anzunähern, die vorgegebene Rate Srr in jedem Durchlauf der Routine um einen festgelegten Betrag ΔSrr erhöht.
Bei dem Schritt 120, der auf den Schritt 116 oder 118 folgt, wird beurteilt, ob die Vorderradseite zum Blockieren geneigt hat oder nicht. Sofern nicht die Tendenz zum Blockieren beurteilt wird, verlässt die Regelung den Ablauf ohne jegliche weitere Verarbeitung. Schließlich wird deshalb, nach dem Zustand (dem Schritt 116), bei dem die Anzahl der Zeitpunkte Ca der Erfüllung der Ungleichheit Nrr = Nrr max als größer als die der Zeitpunkte Cath erfasst worden ist, die vorgegebene Rate Srr fortlaufend erhöht, bis die Tendenz der Vorderradseite zum Blockieren beurteilt wird. Demnach wird der Bremszustand der Vorderradseite in Übereinstimmung mit der Erhöhung der vorgegebenen Rate Srr in jedem Durchlauf in Richtung des Maximums μP angenähert.
Wenn es bei dem Schritt 120 zu gegebener Zeit zu der Beurteilung gekommen ist, dass die Vorderradseite die Tendenz zum Blockieren aufgewiesen hat, schreitet der Regelungsablauf weiter zu dem Schritt 122, bei dem der Zähler Cb, welcher die Anzahl der Zeitpunkte der Beurteilung der Tendenz zum Blockieren angibt, inkrementiert wird, während der Zähler Ca, der die Anzahl der Zeitpunkte der Erfassung der Ungleichheit Nrr = Nrr max angibt, auf 0 (Null) zurückgesetzt wird. Infolge der Rückstellung des Zählers Ca wird die Entscheidung "NO" an den Schritt 116 für einen Zeitraum von dem nächsten Turnus übergeben, und die Erhöhung der vorgegebenen Rate Srr bei dem Schritt 118 wird ausgesetzt.
In einem Fall jedoch, in dem die Ungleichheit Nrr = Nrr max von da an weiterhin gilt, und in dem der Blockier-Zustand der Vorderradseite über eine vorbestimmte Anzahl von Zeitpunkten Cbth hinaus erfasst worden ist (Schritt 124), kommt es zum wiederholten Auftreten und Unterbleiben des Blockierens (obwohl die Logik angepasst ist, das Blockieren der Vorderradseite mittels der PID Regelung auszuschalten). Um diesen kritischen Zustand zu beseitigen, wird deshalb die vorgegebene Rate Srr in jedem Durchlauf der Routine um den vorbestimmten Betrag ΔSrr vermindert (Schritt 126). Als eine Folge erlangt die Vorderradseite eine Griff-Kraft. Die Ist-Raddrehzahl des entsprechenden Vorderrades wird mittels wiederholen der obigen Ablaufregelung in die Nähe des Maximums μP eingeregelt.
Im Übrigen erfolgt in dem Ablaufdiagramm von 3 das Beurteilen, ob das Bremsmoment der Hinterradseite in dem Maximumzustand ist oder nicht, auf der Basis des Soll-Bremsmoments der Hinterradseite Nrr. Es erübrigt sich festzustellen, dass dies dennoch genausogut auf der Basis von z. B. dem Bremsdruck der Hinterradseite beurteilt werden kann.
Nachfolgend wird ein Ausführungsaspekt gemäß Anspruch 5 beschrieben werden.
Wie oben festgestellt, legt z. B. das offizielle Amtsblatt der Japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 502422/1993 die Fahrzeug-Stabilitätsregelung (VSC) offen, worin, wenn das Kraftfahrzeug ins Schleudern geraten ist, unterschiedliche Bremskräfte zum Aufheben des Schleuderns aufgebracht werden, um dadurch das Kraftfahrzeug zu stabilisieren.
Es wird ein Fall betrachtet, bei dem während der Durchführung einer derartigen Fahrzeug-Stabilitätsregelung (VSC) ein Rad z. B. eine durch ein niedriges μ gekennzeichnete Fahrbahn erfasst, um plötzlich zu blockieren. Im bekannten Stand der Technik ist die Kontinuität zwischen der VSC und dem ABS nicht hergestellt. Zum Sicherstellen des Bremsverhaltens unter Berücksichtigung der Priorität wird in entsprechender Weise von der VSC zum ABS sogar inmitten der Ausführung der ersteren übergewechselt. Dies resultiert in dahingehenden Schwierigkeiten, dass es zur Zeit des Überwechselns zur Diskontinuität in der Fahrzeugstabilität kommt, und dass die VSC während der Anwendung des ABS nicht ausgeführt werden kann.
Im Gegensatz dazu ist es bei der Anwendung des technischen Konzeptes gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet, sowohl die VSC, als auch das ABS in vereinigter Art und Weise anzuwenden.
Es wird nun angenommen, dass ein Zustand zum Ausführen der Fahrzeug-Stabilitätsregelung erreicht worden ist, und dass ΔFf und ΔFr jeweils für die Vorderradseite und die Hinterradseite als die Soll-Bremsmomente benötigt werden, die zum Stabilisieren des Verhaltens oder der Bewegung des Kraftfahrzeugs aufgebracht werden. Da die Fahrzeug-Stabilitätsregelung zur Besserung des Kraftfahrzeugverhaltens vorgesehen ist, ist das Konzept der "Bremsmomente" als die Kenngröße der Regelung sehr sinnvoll.
Zeige hier "plus" in die Richtung der Zunahme des Bremsmoments von jedem linken Rad und bezeichneten die Symbole Knf und Knr jeweils die Umrechnungskoeffizienten der Momente für die vorderen und hinteren Räder, so wird die VSC durch das Einstellen der Soll-Bremsmomente der einzelnen Räder, wie dies in den Gleichungen (10) unten angegeben ist, ermöglicht. (Der Einfachheit halber sollen die Gleichungen (7), (8), und (9) später erwähnt werden.) Nrfl = Knf*ΔFf (Linkes Vorderrad) Nrfr = 0 (Rechtes Vorderrad) Nrfl = Knr*ΔFr (Linkes Hinterrad) Nrrr = 0 (Rechtes Hinterrad) (10)
Im Übrigen können in dem Fall, in dem die Sollwerte von den Differenzen zwischen links und rechts als die Differenzen ΔSf und ΔSr von den Schlupffaktoren gemäß der Logik im bekannten Stand der Technik gegeben sind, die Soll-Bremsmomente der entsprechenden Räder mittels Berechnen der folgenden Gleichungen (11) und (12) erhalten werden: Nrfl = Kpf·efv + Kdf·dWvfl/dt + Kif*∫efvdt + Cf (Linkes Vorderrad) Nrfr = 0 (Rechtes Vorderrad) Nrrl = Kpr*erv + Kdr*dWvrl/dt + Kif*∫ervdt + Cr (Linkes Hinterrad) Nrrr = 0 (Rechtes Hinterrad) (11) efv = Wvfl – Wvfr(1 – ΔSf) erv = Wvrl – Wvrr(1 – ΔSr) (12)
In einem Fall, in dem bei dieser Gelegenheit wenigstens ein Rad zum plötzlichen Blockieren geneigt hat, sodass die ABS-Regelung benötigt wird, können die ABS Regelung und die Fahrzeug-Stabilitätsregelung gleichzeitig ausgeführt werden, indem die Soll-Bremsmomente von den entsprechenden Rädern so eingestellt werden, wie dies durch die folgenden Gleichungen (13) angegeben wird. Nrfl = Nrfl(ABS) + (1 – αf)Nrfl(VSC)(Linkes Vorderrad) Nrfr = Nrfr(ABS) – αfNrfl(VSC)(Rechtes Vorderrad) Nrrl = Nrrl(ABS) + (1 – αr)Nrrl(VSC)(Linkes Hinterrad) Nrrr = Nrrr(ABS) – αrNrrl(VSC)(Rechtes Hinterrad) 0 <= αf <= 1, 0 <= αr <= 1 (13)
Hier bezeichnen die Symbole αf und αr Koeffizienten zur Verteilung der Soll-Bremsmomente Nrfl(VSC) und Nrrl (VSC) in der VSC, jeweils die Vorderradseite und die Hinterradseite betreffend. Der Grund, weswegen die Soll-Bremsmomente Nrfl(VSC) und Nrrl(VSC) verteilt werden, ist wie im Folgenden angegeben. In der Situation, in der das ABS angewendet wird, werden sich die Räder unmittelbar vor dem Blockieren befinden. Daher können, wenn Bremsmomente von vergleichsweise hoher Ausprägung auf nur einer der rechten und linken Seiten gewährt werden, die entsprechenden Räder eher dem Blockieren unterliegen. Dieser Nachteil wird durch die obige Verteilung vermieden.
Als nächstes wird ein Ausführungsaspekt gemäß Anspruch 6 erläutert werden.
Es sind bisher die "unterstützende Bremsregelung" und die "aktive Bremsregelung" vorgeschlagen worden. Eine "unterstützende Bremsregelung" ist eine Regelung, in der, wenn der Fahrer eines Kraftfahrzeugs in einer Notsituation plötzlich auf das Bremspedal getreten ist, große Bremskräfte für die vier Räder des Kraftfahrzeugs aufgebracht werden, um die plötzliche Bremsbetätigung zu unterstützen. Eine "aktive Bremsregelung" ist eine Regelung, worin, wenn der Abstand des Kraftfahrzeugs von einem anderen vorausfahrenden gleich oder geringer als ein vorbestimmter Wert geworden ist, Bremskräfte zwangsweise an den vier Rädern aufgebracht werden, oder worin, wenn eine Tendenz zum Ausbrechen aufgrund einer Überdrehzahl erfasst worden ist, Bremskräfte an den vier Rädern aufgebracht werden, um das Kraftfahrzeug zu verzögern. Diese Bremsregelungen können ebenfalls an die Logik der vorliegenden Erfindung angepasst werden, mittels Berechnen von Soll-Bremsmomenten NrA und Eingabe der berechneten Momente NrA an ein Hydraulikdruck-Steuermodul.
Zudem können, sogar in einem Fall, in dem die Räder während der aktiven Gewährung der Bremsmomente zum Blockieren geneigt haben, und in dem folglich das ABS notwendig geworden ist, die unterstützende Bremsregelung oder die aktive Bremsregelung problemlos lediglich mittels Ersetzten der Ausgangswerte Cf und Cr der Soll-Bremsmomente mit den Sollwerten der unterstützenden oder aktiven Bremsregelung (was in die Soll-Bremsmomente umgewandelt wird) zu diesem Zeitpunkt zum ABS umgeschaltet werden.
Als nächstes wird ein Ausführungsaspekt gemäß Anspruch 7 beschrieben werden.
Das der vorliegenden Erfindung entsprechende technische Konzept ist auch in der Traktionsregelung (TRC) ei nes Kraftfahrzeugs anwendbar, von dem entweder die Vorderräder oder die Hinterräder Antriebsräder sind (2WD oder 2-Rad angetriebenes Kraftfahrzeug).
Nun werde als ein Beispiel ein Fall angenommen, in dem die Hinterräder die Antriebsräder sind. Als erstes wird die als der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend betrachtete Ist-Raddrehzahl Wvf der Vorderradseite (angetriebene Räder) erhalten, und die Soll-Raddrehzahl Wrr der Hinterradseite (angetriebene Räder) wird etwas höher eingestellt, als die Drehzahl Wvf berechnet wird. Außerdem wird das Soll-Bremsmoment Nrr der Hinterradseite durch die PID Regelung abgeschätzt, sodass die Ist-Raddrehzahl Wvr der Hinterradseite der Soll-Raddrehzahl der Hinterradseite Wrr nachfolgen kann, und das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr realisiert wird. D. h., die TRC des 2WD Kraftfahrzeugs kann verwirklicht werden mittels Berechnen des Soll-Bremsmoments der Hinterradseite Nrr gemäß: Nrf = 0 (7) Nrr = Kpr*ert + Kdr*dWvr/dt + Kir*∫ertdt + Cr (8) ert = Wvr – Wrr (9)
Im Übrigen geschieht das Höhereinstellen der Soll-Raddrehzahl der Hinterradseite Wrr als die Ist-Raddrehzahl der Vorderradseite Wvf wie folgt. Im Gegensatz zu der vorher erläuterten Logik, schließt die Logik in der TRC nicht die Operation des Annäherns des Bremszustandes an das Maximum μP zum Zweck der Herstellung des optimalen Bremszustandes ein. Deshalb wird die Soll-Raddrehzahl Wrr direkt auf einen Wert eingestellt, der einen Bremszustand erzielen wird, welcher im Wesentlichen als dem Maximum μP entsprechend betrachtet wird.
Folglich verbleibt in dieser Hinsicht ein Problem, das dem des bekannten Standes der Technik im Falle des Einstellens des Soll-Schlupffaktors ähnlich ist. Beim bekannten Stand der Technik wird jedoch, um den Soll-Schlupffaktor zu realisieren, der Ist-Schlupffaktor erfasst, und die Regelung wird dahingehend ausgeführt, den Ist-Schlupffaktor auf den Soll-Schlupffaktor zu bringen. Dabei ist die Zuverlässigkeit der Erfassung des Ist-Schlupffaktors selbst gering, wie dies als das zweite Problem angeführt wurde, so dass die Regelungsgenauigkeit unausweichlich sehr gering wird. Im Gegensatz dazu wird gemäß dieses Ausführungsaspekts der vorliegenden Erfindung nicht der Ist-Schlupffaktor erfasst, sondern das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr zum Realisieren der Soll-Raddrehzahl der Hinterradseite Wrr wird mittels der PID Regelung berechnet, woraufhin die TRC dahingehend ausgeführt wird, das Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr zu erzielen. Die Regelungsgenauigkeit kann daher bemerkenswert erhöht werden.
Im Übrigen ist in dem Falle der TRC der Bezugswert des Bremsdrucks zur Verwendung in der hydraulischen Druckregelung ein TRC Speicherdruck (wie im bekannten Stand der Technik), im Gegensatz zu einem Hauptzylinderdruck in der ABS Regelung.
Ansonsten können beim Abschätzen der Soll-Raddrehzahl der Hinterradseite Wrr solche Kenngrößen wie eine Motorlast und eine Radbeschleunigung gemeinsam berücksichtigt werden, wie in dem Fall des Einstellens des Soll-Schlupffaktors im bekannten Stand der Technik.
In einem Fall, in dem während der TRC die Bremse plötzlich betätigt worden ist, und in dem folglich das ABS notwendig geworden ist, kann die optimale Regelung in kontinuierlicher Weise ausgeführt werden, indem ledig lich die auf den Gleichungen (7), (8) and (9) basierenden Berechnungen von dem Soll-Bremsmoment der Vorderradseite Nrf und dem Soll-Bremsmoment der Hinterradseite Nrr mit welchen ersetzt werden, die auf den Gleichungen (2) und (3) oder auf der Gleichung (5) basieren. Es ist demnach völlig unnötig im bekannten Stand der Technik die dahingehende Maßnahme zu ergreifen, dass die logischen Elemente von der ABS Regelung und der TRC in getrennter Weise bereitgestellt werden und, dass eine behelfsmäßige Korrektur zum Vermeiden jeglicher Schwierigkeiten beim Übergang zwischen den beiden Regelungen angewandt wird.
Schließlich wird eine praktikable Hardware-Architektur zur Verwirklichung der Bremsregelung der vorliegenden Erfindung erläutert werden, und ein Verfahren zum eigentlichen Berechnen der Schalt- oder Steuerzeit eines jeden Hydraulikdruck-Steuerventils von einem Soll-Bremsmoment in einem Hydraulikdruck-Regelkreis.
4 veranschaulicht den schematischen Aufbau eines Fahrzeug-Bremsregelsystems gemäß einem Ausführungsaspekt der vorliegenden Erfindung, während 5 einen Regelkreis dafür veranschaulicht.
Dieser Ausführungsaspekt besteht in einem Bremskraft-Regelsystem für ein Kraftfahrzeug, das so aufgebaut ist, dass ein hydraulischer Druck (Hauptzylinder-Druck) Pm, der durch den Hauptzylinder von der bekannten, nicht gezeigten Bremsvorrichtung (Bremseinrichtung) des Kraftfahrzeugs 2 erzeugt wird, dahingehend geregelt wird, dass er sich entsprechend dem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 2 erhöht oder vermindert (unabhängig von einer Bremsbetätigung durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs). Das Bremskraft-Regelsystem umfasst ein PID Regelungsmodul 4, welches eine Ist-Raddrehzahl Wv aufnimmt und welches, wie zuvor erläutert, mittels der PID Regelung ein Soll- Bremsmoment Nr auf der Basis der Ist-Raddrehzahl Wv berechnet, ein N-P Umrechnungsmodul 6, das das Soll-Bremsmoment Nr in einen hydraulischen Soll-Bremsdruck Pr umrechnet, und ein Hydraulikdruck-Regelmodul 8, das eine Ventil-Steuerzeit ti für eine Druckerhöhung oder eine Ventil-Steuerzeit td für eine Druckverminderung berechnet, wobei die Ventil-Steuerzeit td, ti zum Realisieren des hydraulischen Soll-Bremsdrucks Pr erforderlich ist. Das PID Regelungsmodul 4 nimmt ebenfalls Eingangsinformation wie z. B. ein Soll-Ausgangsmoment von einem aktiven Bremsregelungsmodul 10 auf. Ein Fahrzeug-Stabilitätsregelungsmodul 12 liefert Information von einem Bremsmoment zum Korrigieren einer Differenz in der Querrichtung (rechts-links Richtung) des Kraftfahrzeugs 2. Der Output des PID Regelungsmoduls 4 wird mit der Information zusammenaddiert und danach an das N-P Umrechnungsmodul 6 angelegt.
Die Einzelheiten der Regelung in dem PID Regelungsmodul 4 sind derart, wie sie bereits erläutert worden sind.
Das Hydraulikdruck-Regelmodul 8 berechnet einen geschätzten hydraulischen Bremsdruck P, der zum laufenden Arbeiten in der Bremsvorrichtung geschätzt wird, unter der Verwendung eines Hydraulikdruck-Modells von dem mittels des Hauptzylinders erzeugten Hauptzylinderdruck Pm und des oben erwähnten hydraulischen Soll-Bremsdrucks Pr. Außerdem berechnet das Hydraulikdruck-Regelmodul 8 die Ventil-Steuerzeit ti oder td aus dem geschätzten hydraulischen Bremsdruck P und dem von dem N-P Umrechnungsmodul 6 berechneten hydraulischen Soll-Bremsdrucks Pr. Die Ventil-Steuerzeit ti oder td ist eine Zeitdauer zum Erhöhen oder Verringern des Drucks zum Realisieren des hydraulischen Ziel-Bremsdrucks Pr.
In Wirklichkeit werden die Funktionen von dem PID Regelungsmodul 4, dem N-P Umrechnungsmodul 6 und dem Hydraulikdruck-Regelmodul 8 von einem in 5 gezeigten Bremscomputer 20 erfüllt. Spezieller erfasst der Computer 20 die Ist-Raddrehzahl Wv eines jeden Rades durch den entsprechenden von den Raddrehzahl-Sensoren 11a~11d, und den Hauptzylinderdruck Pm durch einen Hauptdruck-Sensor 14. Der Computer 20 berechnet ebenfalls die Ventil-Steuerzeit ti oder td, und steuert jedes der Magnetventile 31a~31d und 32a~32d für eine der berechneten Ventil-Steuerzeit ti oder td entsprechende Zeitspanne.
Als erstes wird ein Verfahren zum Umrechnen des Soll-Bremsmoments Nr in den hydraulischen Soll-Bremsdruck Pr in dem N-P Umrechnungsmodul 6 erläutert werden.
Obwohl dieses Verfahren bereits in der Spezifikation der Japanischen Patentanmeldung Nr. 54474/1995 von den gleichen Erfindern, wie von denen der vorliegenden Erfindung, im Einzelnen vorgeschlagen worden ist, ist es zur Zeit noch nicht öffentlich bekannt und wird daher hier in Kürze erläutert werden. Im Übrigen soll die vorliegende Erfindung nicht speziell im Hinblick darauf beschränkt sein, wie der Bremsdruck der Bremseinrichtung konkret auf der Basis des Soll-Bremsmoments geregelt wird.
Für gewöhnlich wird der hydraulische Soll-Bremsdruck Pr als proportional zu dem Soll-Bremsmoment Nr angenommen. Er kann deshalb gemäß der folgenden Gleichung (14) bestimmt sein: Pr = K3Nr (K3: Konstante) (14)
Da jedoch die Hinterradseite normalerweise ein (bekanntes) P Ventil (proportionierendes Ventil) enthält, ist der hydraulische Soll-Bremsdruck Pr durch eine Abbil dung bestimmt, in der die Eigenschaften des P Ventils berücksichtigt sind. Dementsprechend kann der Druck Pr geschrieben werden, wie dies durch die folgende Gleichung (15) angegeben wird: Pr = Pr(Nr) (15)
Als nächstes wird ein Verfahren zum Abschätzen der Ventil-Steuerzeit ti, td in dem Hydraulikdruck-Regelmodul 8 erläutert werden.
Wenn ein hydraulisches Stellglied entsprechend eines Durchsatz-Modells und der von der Menge an Bremsflüssigkeit oder Öl abhängigen Variation einer Bremsfestigkeit in die Form eines Hydraulikdruck-Modells gebracht wird, gelten die folgenden Gleichungen (16) und (17) im Falle eines Druckerhöhungs-Modells: dp/dt = Kai√Pm – P (16) K = k∫ai√Pm – P*dt (17)
Hier bezeichnet der Buchstabe P einen geschätzten hydraulischen Bremsdruck, das Symbol Pm den Hauptzylinder-Druck, der Buchstabe K die Bremsfestigkeit, und das Symbol ai eine für eine druckerhöhende Ventilsteuerung relevante Größe (Hydraulikdruck Zeit-Konstante). Der Buchstabe k bezeichnet ebenfalls eine Konstante. Außerdem wird das Integral während einer Druckerhöhungs-Operation von einem Zeitpunkt t = 0 bis zu einem Zeitpunkt t = t ausgeführt.
Andererseits gelten im Falle eines Druckverminderungs-Modells die folgenden Gleichungen (18) und (19): dp/dt = –kad√P – Pres*dt (18) K = k∫ad√P – Pres*dt (19)
Hier bezeichnet das Symbol Pres einen Vorratsdruck, und das Symbol ad eine für eine druckvermindernde Ventilsteuerung relevante Größe (Hydraulikdruck Zeit-Konstante). Außerdem wird das Integral während einer Druckverminderungs-Operation von einem Zeitpunkt t = tf – t bis zu einem Zeitpunkt t = tf ausgeführt.
Wenn die Gleichungen (16) und (17) gelöst werden, wobei man das Symbol P(k – 1) den geschätzten hydraulischen Bremsdruck vor der Druckerhöhung bezeichnen lässt, und das Symbol ti die Ventil-Steuerzeitspanne für die Druckerhöhung bezeichnen lässt, ist der geschätzte hydraulische Bremsdruck P(k) zum gegenwärtigen Zeitpunkt durch die folgende Gleichung (20) gegeben: P(k) = [Pm + 2√PmP(k – 1) – P(k – 1)² *sin(ai√2k·ti) – {Pm – 2P(k – 1)} *cos(ai√2k*ti)]/2 (20)
Gleichermaßen wird, wenn die Gleichungen (18) und (19) gelöst werden, wobei man das Symbol td die Ventil-Steuerzeitspanne für die Druckverminderung bezeichnen lässt, die folgende Gleichung (21) erhalten: P(k) = Pres + {P(k – 1) – Pres}*exp(–ad√2k*td) (21)
Als nächstes wird ein Verfahren zum Abschätzen der Ventil-Steuerzeit ti oder td mittels der Verwendung von dem inversen Hydraulikdruck-Modell erläutert werden.
Wenn die Gleichungen (20) und (21) jeweils hinsichtlich der Ventil-Steuerzeit ti für die Druckerhöhung und der Ventil-Steuerzeit td für die Druckverminderung mittels Einsetzen des hydraulischen Soll-Bremsdrucks Pr in den geschätzten hydraulischen Bremsdruck P(k) gelöst werden, werden die folgenden Gleichungen (22) und (23) erhalten: ti = {cos–1(1 – 2Pr/Pm) – cos–1{1 – 2P(k – 1)/Pm}]/(ai√2k) (22) td = [ln{P(k – 1) – Pres} – ln(Pr – Pres)]/(ad√2k) (23)
Die obige Beschreibung lässt sich schematisieren, wie dies in 6 veranschaulicht ist. Die Ventil-Steuerzeit ti oder td wird von dem hydraulischen Soll-Bremsdruck Pr mittels der entsprechenden Gleichung (22) oder (23) berechnet. Im Gegensatz dazu wird der momentane geschätzte hydraulische Bremsdruck P(k) von der Ventil-Steuerzeit ti oder td mittels der entsprechenden Gleichung (20) oder (21) berechnet.
Die obengenannten Berechnungen werden alle durch den in 5 gezeigten Computer 20 ausgeführt. Ein praktikabler Algorithmus dafür wird als ein Ablaufdiagramm in 7 veranschaulicht.
Im Übrigen sollen die in 7 gezeigten Berechnungen in einer festgelegten Folge bezüglich jedes Rades ausgeführt werden.
Sobald bei einem Schritt 210 das Soll-Bremsmoment Nr von der Seite des PID Regelungsmoduls 4 übergeben worden ist, wird bei einem Schritt 212 der hydraulische Soll- Bremsdruck Pr in Übereinstimmung mit Gleichung (14) oder Gleichung (15) berechnet. Anschließend werden bei einem Schritt 214 der geschätzte hydraulische Bremsdruck P(k – 1) im letzten Turnus und der hydraulische Soll-Bremsdruck Pr verglichen. Falls der Hydraulikdruck Pr größer ist als der Hydraulikdruck P(k – 1) (d. h., falls Pr > P(k – 1) gilt), wird bei dem nächsten Schritt 216 die Ventil-Steuerzeit ti für die Druckerhöhung gemäß Gleichung (22) berechnet, wobei die Ventil-Steuerzeit td für die Druckverminderung auf 0 (Null) eingestellt wird.
Andererseits, wenn der hydraulische Soll-Bremsdruck Pr in der Entscheidung von dem Schritt 214 nicht größer als der geschätzte hydraulische Bremsdruck P(k – 1) in dem letzten Turnus ist (d. h., falls Pr = P(k – 1) gilt), fährt der Regelungsablauf des Algorithmus fort mit einem Schritt 218, bei dem der hydraulische Soll-Bremsdruck Pr erneut mit dem geschätzten hydraulischen Bremsdruck P(k – 1) in dem letzten Turnus verglichen wird. Falls der hydraulische Soll-Bremsdruck Pr kleiner ist (d. h., falls Pr < P(k – 1) gilt), wird bei einem Schritt 220 die Ventil-Steuerzeit td für die Druckverminderung gemäß Gleichung (23) berechnet, wobei die Ventil-Steuerzeit ti für die Druckerhöhung auf 0 (Null) eingestellt wird. Wenn dagegen in der Entscheidung von dem Schritt 218 der hydraulische Soll-Bremsdruck Pr nicht kleiner als der geschätzte hydraulische Bremsdruck P(k – 1) in dem letzten Turnus ist, dann gilt Pr = P(k – 1), und die beiden Ventil-Steuerzeiten ti und td werden daher bei einem Schritt 222 auf 0 (Null) eingestellt.
Im Anschluss wird bei einem Schritt 224 die Größe des geschätzten hydraulischen Bremsdrucks P(k) gemäß Gleichung (20) unter der Bedingung Pr > P(k – 1) und gemäß Gleichung (21) unter der Bedingung Pr < P(k – 1) aktualisiert. Zusätzlich wird die Größe des geschätzten hydrau lischen Bremsdrucks P(k – 1) in dem letzten Turnus unter der Bedingung Pr = P(k – 1) wie gegeben beibehalten.
Schließlich wird bei einem Schritt 226 das entsprechende von den Ventilen 31a~31d und 32a~32d auf der Basis von den im Vorhergehenden berechneten Ventil-Steuerzeiten ti oder td angesteuert. Auf diese Weise wird die Druckerhöhungs- oder Verminderungssteuerung_ausgeführt.
Indessen ist in diesem Ausführungsaspekt das P Ventil in dem Hydraulikkreis der Hinterradseite enthalten, so dass sich der Druckerhöhungs- oder Verminderungsgradient des effektiven hydraulischen Bremsdrucks auf der Hinterradseite vor und hinter dem Krümmungspunkt des P Ventils ändert. Aus diesem Grunde wird eine Erfindung, wie sie unten ausgewiesen wird, in dem Hydraulikdruck-Regelmodul 8 eingeführt.
Beim Berechnen des geschätzten hydraulischen Bremsdrucks P mittels des Hydraulikdruck-Regelmoduls 8 macht das Vorhandensein des P Ventils das Schätzen des Hydraulikdrucks P als den eigentlichen Ist-Brems-Hydraulikdruck unmöglich, wenn die Hydraulikdruck-Zeitkonstanten ai und ad eindeutig bestimmt sind. Deshalb wird die Größe von jeder der Hydraulikdruck-Zeitkonstanten ai und ad vor und hinter dem Krümmungspunkt des P Ventils geändert, um die Regelung in gewünschter Form zu realisieren.
8 ist ein Graph, der die Änderungen von dem geschätzten hydraulischen Bremsdruck P auf der Hinterradseite veranschaulicht. Mit Bezug auf die Abbildung bezeichnet das Symbol Pp den Hydraulikdruck von dem vorbestimmten Krümmungspunkt des P Ventils. Die Symbole aih und adh bezeichnen jeweils die Größen der Hydraulikdruck- Zeitkonstanten ai und ad auf einer Seite mit hohem Druck relativ zu dem Druck Pp. In ähnlicher Weise bezeichnen die Symbole ail und adl jeweils die Größen der Hydraulikdruck-Zeitkonstanten ai und ad auf einer Seite mit niedrigem Druck relativ zu dem Druck Pp.
Des Weiteren ist 9 ein Ablaufdiagramm, das die Regelung entsprechend 8 veranschaulicht.
Als erstes wird bei einem Schritt 302 in 9 entschieden, welches von den vier Rädern des Kraftfahrzeugs gegenwärtig zum Bearbeiten (Berechnen) an der Reihe ist. Dadurch wird die Schleife eines entsprechenden Programms gestartet, und sie wird für die vier Räder wiederholt ausgeführt. In einem Fall, in dem bei einem Schritt 304 das Vorderrad als das zu bearbeitende bestimmt worden ist, brauchen die Zeitkonstanten ai und ad vor und hinter dem Krümmungspunkt des P Ventils nicht geändert werden. Daher schreitet der Regelablauf weiter zu einem Schritt 312, bei dem die Hydraulikdruck-Zeitkonstanten ai und ad von den Gleichungen (20) und (22) und den Gleichungen (21) und (23) jeweils auf die Hydraulikdruck-Zeitkonstanten aif und adf für die Druckerhöhungs- und Verminderungsoperationen eingestellt werden. Hierbei sind die Zeitkonstanten aif und adf jeweils an die Druckerhöhungs- und Verminderungsgradienten von der Vorderradseite angepasst. Dann folgt auf den Schritt 312 ein Schritt 310.
Andererseits wird, im Falle der Entscheidung bei dem Schritt 304, dass das zu bearbeitende Rad nicht das Vorderrad, sondern das Hinterrad ist, der bereits abgeschätzte geschätzte hydraulische Bremsdruck P(k – 1) (im letzten Turnus) bei einem Schritt 306 mit dem Druck Pp von dem Krümmungspunkt des P Ventils verglichen. Falls der geschätzte hydraulische Bremsdruck P(k – 1) im letzten Turnus höher ist als der Druck Pp, schreitet der Regelab lauf weiter zu einem Schritt 314, bei dem die Hydraulikdruck-Zeitkonstanten ai und ad jeweils auf die Zeitkonstanten aih und adh von der Seite mit hohem Druck eingestellt werden, und auf den ein Schritt 310 folgt. Ferner fährt der Regelablauf, falls der geschätzte hydraulische Bremsdruck P(k – 1) im letzten Turnus nicht höher ist als der Druck Pp, fort mit einem Schritt 308, bei dem die Hydraulikdruck-Zeitkonstanten ai und ad jeweils auf die Zeitkonstanten ail und adl von der Seite mit niedrigem Druck eingestellt werden, und der von einem Schritt 310 gefolgt wird.
Bei dem Schritt 310 werden die Ventil-Steuerzeiten ti und td bestimmt, um die geschätzten hydraulischen Bremsdrücke P(k) in entsprechender Weise mit den Gleichungen (20) und (22) und den Gleichungen (21) und (23) zu berechnen.
Gemäß diesem Ausführungsaspekt wird die der Differenz von den Druckerhöhungs- oder Verminderungsgradienten vor und hinter dem Krümmungspunkt des P Ventils angepasste Hydraulikdruck-Zeitkonstante ai oder ad ausgewählt, so dass die Schätzgenauigkeit von dem geschätzten hydraulischen Bremsdruck P(k) weiter erhöht werden kann, um die Güte der Regelung im Hinblick auf den Soll-Brems-Hydraulikdruck Pr dementsprechend zu verbessern.
Wie bis hierher erläutert, kann die vorliegende Erfindung das vorzügliche Ergebnis hervorbringen, dass verschiedenartige Bremsregelungen, welche das ABS, die TRC, die VSC, etc. einschließen, in übergreifender Weise realisiert werden können, mit Genauigkeit und ohne jegliche Schwierigkeit, dank der Nichtnutzung von derartigen Kenngrößen wie z. B. eines Soll-Schlupffaktors, einer geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eines Ist-Schlupffaktors.

Claims

Ein Bremssteuersystem für ein Kraftfahrzeug (2) mit einer Bremseinrichtung, die in der Lage ist, eine Bremskraft des Kraftfahrzeugs unabhängig von einer Betätigung der Bremsen durch einen Fahrer zu regeln, mit: einer Einrichtung (11a, 11b) zum Erfassen einer Istraddrehzahl (Wvf) einer Vorderradseite des Kraftfahrzeugs (2); einer Einrichtung (11c, 11d) zum Erfassen einer Istraddrehzahl (Wvr) einer Hinterradseite des Kraftfahrzeugs (2), gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einstellen einer Sollraddrehzahl (Wrf) der Vorderradseite, die niedriger ist als die Istraddrehzahl (Wvr) der Hinterradseite, auf Basis der erfassten Istraddrehzahl (Wvr) der Hinterradseite; eine Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung (ef) zwischen der Sollraddrehzahl (Wrf) der Vorderradseite und der Istraddrehzahl (Wvf) davon; eine Einrichtung zum Berechnen eines Sollbremsmoments (Nrf) der Vorderradseite auf Basis der Abweichung (ef) der Vorderradseite und der Istraddrehzahl (Wvf) davon; eine Einrichtung zum Berechnen eines Sollbremsdrehmoments (Nrr) der Hinterradseite auf der Basis des Sollbremsmoments (Nrf) der Vorderradseite; und einer Einrichtung zum Regeln eines Bremsdrucks (P) der Bremseinrichtung auf Basis des Sollbremsmoments (Nrf) der Vorderradseite und des Sollbremsmoments (Nrr) der Hinterradseite.
Ein Bremsregelsystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, ferner mit: einer Einrichtung zum Erfassen, ob die Istraddrehzahl (Wvr) der Hinterradseite niedriger geworden ist als die Istraddrehzahl (Wvf) der Vorderradseite oder nicht; wobei bei der Erfassung, dass die Istraddrehzahl (Wvr) der Hinterradseite niedriger geworden ist als die Istraddrehzahl (Wvf) der Vorderradseite, die Sollraddrehzahl (Nrr) der Hinterradseite so eingestellt wird, dass die Istraddrehzahl (Wvr) der Hinterradseite gleich der Istraddrehzahl (Wvf) der Vorderradseite werden kann.
Ein Bremsregelsystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, ferner mit: einer Einrichtung zum Beurteilen, ob ein Bremsmoment (Nrr) der Hinterradseite im Wesentlichen ein Maximumzustand (Nrr max) des Bremsregelsystems ist; wobei bei der Beurteilung, dass das Bremsmoment (Nrr) der Hinterradseite im Wesentlichen in dem Maximumzustand (Nrr max) ist, die Sollraddrehzahl (Wrf) der Vorderradseite, die relativ zu der Istraddrehzahl (Wvr) der Hinterradseite niedriger eingestellt werden muss, noch niedriger eingestellt wird.
Ein Bremsregelsystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, ferner mit: einer Einrichtung zum Erfassen, ob die Hinterradseite eine Tendenz zum Blockieren aufweist; wobei bei der Erfassung, dass die Hinterradseite die Tendenz zum Blockieren aufweist, der Bremsdruck (P) der Bremseinrichtung für die Hinterradseite verringert wird.
Ein Bremsregelsystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, ferner mit: einer Einrichtung zum Erfassen der Eigenschaften des Fahrzeugverhaltens; und einer Einrichtung zum Berechnen eines zweiten Sollbremsmoments (Nrfl, Nrfr, Nrrl, Nrrr), das dazu dient, eine Bremsmomentdifferenz in eine Rechts-Links-Richtung des Kraftfahrzeugs auf Basis der Eigenschaften des Fahrzeugverhaltens zu erzeugen; wobei die Einrichtung zum Regeln des Bremsdrucks der Bremseinrichtung den Bremsdruck durch Berücksichtigung auch des zweiten Sollbremsmoments (Nrfl, Nrfr, Nrrl, Nrrr) regelt.
Ein Bremsregelsystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, ferner mit: einer Einrichtung zum zwangsweisen Übertragen einer Bremskraft zum zwangsweisen Übertragen einer Bremskraft, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist; und einer Einrichtung zum Berechnen eines dritten Sollbremsmoments (NrA) auf Basis der Bremskraft, die durch die Einrichtung zum zwangsweisen Übertragen von Bremskraft übertragen wird; wobei die Einrichtung zum Regeln des Bremsdrucks der Bremseinrichtung den Bremsdruck unter Berücksichtigung auch des dritten Sollbremsmoments (NrA) regelt.
Ein Bremsregelsystem für ein Kraftfahrzeug mit Zweiradantrieb mit Antriebsrädern und angetriebenen Rädern, wobei die Bremseinrichtung, die in der Lage ist, eine Bremskraft des Kraftfahrzeugs unabhängig von einer Betätigung der Bremsen durch einen Fahrer zu regeln, eingebaut ist, um zu Verhindern, dass das Kraftfahrzeug während der Beschleunigung davon rutscht, mit: einer Einrichtung zum Erfassen einer Istraddrehzahl (Wvr) einer Antriebsradseite des Kraftfahrzeugs; einer Einrichtung zum Erfassen einer Istraddrehzahl (Wvf) einer Seite mit angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einstellen einer Sollraddrehzahl (Wrr) der Seite mit Antriebsrädern, die höher ist als die Istraddrehzahl (Wvf) der Seite mit angetriebenen Rädern, auf Basis der erfassten Raddrehzahl (Wvf) der Seite mit angetriebenen Rädern; eine Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung (ert) zwischen der Sollraddrehzahl (Wrr) der Antriebsradseite und der Istraddrehzahl (Wvr) davon; eine Einrichtung zum Berechnen eines Sollbremsmoments (Nrr) der Antriebsradseite auf Basis der Abweichung (ert) der Antriebsradseite und der Sollraddrehzahl (Wvr) davon; und eine Einrichtung zum Steuern eines Bremsdrucks der Bremseinrichtung auf Basis des Sollbremsmoments (Nrr) der Antriebsradseite.