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    • 专利摘要:

    公开号:WO1989003780A1
    申请号:PCT/EP1988/000884
    申请日:1988-10-05
    公开日:1989-05-05
    发明作者:Chi-Thuan Cao
    申请人:Robert Bosch Gmbh；
    IPC主号:B60T8-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Kraftschlußbeiwerts μ und/oder der Steigung Kμ der μ-Schlupfkurve
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Kraftschlußbeiwerts μ und/oder der Steigung Kμ der μ-Schlupfkurve gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüchen 1 und 2
    [0003] Stand der Technik
    [0004] Aus der ATZ 83 (1981) Heft 1 S. 31-36 ist ein derartiges Verfahren bekannt. Dort wird für diese Bestimmung neben dem Drehmoment an der Antriebsachse, die Fahrzeugbeschleunigung, der Radschlupf, die Fahrzeuggeschwindigkeit und einige während einer Fahrt konstante Größen benötigt. Man benötigt dort also relativ viele Sensoren.
    [0005] Aus der deutschen Patentanmeldung P 35 35 843.2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem mit Hilfe des gemessenen Bremsdrucks und der gemessenen Radgeschwindigkeit μ und Kμ bestimmt werden. Hier sind diese Größen jedoch nur im Bremsfall ermittelbar.
    [0006] Vorteile der Erfindung
    [0007] Dem gegenüber haben die erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Ansprüchen 1 und 2 den Vorteil, daß die Größen μ und Kμ bei angetriebenem Fahrzeug ermittelt werden können und daß dazu nur Sensoren für die Radgeschwindigkeit und das Motor-Drehmoment benötigt werden. Das Verfahren läßt sich in ein vorhandenes ABS und/oder ASR-Steuergrät integrieren, wobei die vorhandenen Radgeschwindigkeitssensoren mit benutzt werden können.
    [0008] Man kann die gewonnene Größe μ dem Fahrer zur Anzeige bringen, bzw. ihn ab bestimmten kleinen Größen warnen, kann mit Hilfe des ermittelten μ den zu erwartenden Bremsweg errechnen und anzeigen und somit zur richtigen Einstellung der Fahrgeschwindigkeit beitragen und/oder kann das μ in eine Radarabstandswarnung oder Regelung als Parameter eingegeben und dort die Regelung bzw. Warnung in Abhängigkeit von dem μ beeinflussen. Bei ASR läßt sich das eingegebene μ zur Verbesserung der Traktion ausnutzen.
    [0009] Das gewonnene Kμ kann bei der Antriebsschlupfregelung zur Einstellung eines bei dem herrschenden Untergrund optimalen Schlupfwerts benutzt werden.
    [0010] Figurenbeschreibung
    [0011] Anhand der Zeichnung sollen ein Ausführungsbeispiel (hier: Heckantrieb) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie Anwendungsmöglichkeiten dafür erläutert werden.
    [0012] Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Anordnung zur Bestimmung der Größen
    [0013] Kμ und μ an beiden angetriebenen Rädern eines Fahrzeugs
    [0014] Fig. 2 ein Blockschaltbild der Auswertschaltung
    [0015] Fig. 3 ein Blockschaltbild, in dem das ermittelte μ verwendet wird
    [0016] Fig. 4 eine Schar von μ-Schlupfkurven zur Erläuterung der Anwendung der Fig. 5
    [0017] Fig. 5 ein Blockschaltbild bei dem Kμ verwendet wird
    [0018] In Fig. 1 ist mit 1 ein Fahrzeugmotor, mit 2 ein Getriebe mit der Übersetzung iG, mit 3 ein Differential (mit Ritzel 3 a, Tellerrad 3b und Antriebsrad 3 c) und mit 4 a und 4 b davon angetriebene Halbwellen bezeichnet. An der Antriebswelle zwischen Motor 1 und Getriebe 2 ist ein Sensor 5 vorgesehen, der ein dem Motormoment M entsprechendes Signal an eine Auswerteschaltung (Rechnet) 9 abgibt. Anstelle des Sensors 5 dann auch an der Antriebswelle hinter dem Getriebe 2 ein Sensor 6 zur Bestimmung der Getriebeausgangsmoments vorgesehen sein. Den beiden nicht dargestellten Rädern bzw. deren Antriebswellen 4 a und 4 b sind Geschwidigkeitssensoren 7 und 8 zugeordnet. Diese liefern der Radgeschwindigkeit VRL und VRR bzw. der Radwinkelgeschwindigkeit WR und WL entsprechende Signale an die Auswertschaltung.9. Diese liefert Schätzwerte der Kraftschlußbeiwerte μR und pr und/oder die Steigungen der μ- Schlupfkurve KμR und KuL.
    [0019] In Fig. 2 ist die Auswertschaltung 9 der Fig. 1 in drei Blocks unterteilt. Im Block 9 a erfolgt die Schätzung der Parameter P1R, P2R und ĈR für das rechte Rad und P1L, P2L und ĈL für das linke Rad auf der Basis von Identifikationsgleichungen
    [0020] YR (K+1) = P2R · YR (K) + P1R · U (K) + CR bzw. YL (K+1) = P2L · YL (K) + P1L · U (K) + CL
    [0021] wobei YR (K) und YL (K) und YR (K+1) und YL (K+1) des gemessenen Radgeschwindigkeiten und Û (K) das gemessene Motormoment sind.
    [0022] Dies geschieht mit Hilfe von Identifikationsalgorithmen wie z.B. dem Least Sguares Verfahren. Die jeweils ermittelten Schätzwerte P1R, P2R und CR bzw. P1L, P2L und ĈL werden in einem Block 9 b gespeichert und können bei der nachfolgenden Bestimmung der Größen μL und μR bzw. K - und KμR in einem Block 9 c in Zeitabständen TA abgerufen werden.
    [0023] Dem Block 9 c werden außerdem die Konstanten it (Achsübersetzung), θT (Trägheitsmoment des Tellerrads), θH (Trägheitsmoment der angetriebenen Achse), θRi (Trägheitsmoment des Ritzels), F2Hstat (statische Radlast des Rads (gemessen oder berechnet)) und rR (der Radius des Rads) sowie die Radgeschwindigkeiten VRR und VRL zugeführt. Mit Hilfe der zugeführten Parameter, Konstanten und Meßgrößen wird im Block 9 c je ein Schätzwert μ für den Reibbeiwert μ und/oder ein Schätzwert Kμ für die augenblickliche Steigung Kμ am Arbeitspunkt der μ-Schlupfkurve für das linke und rechte angetriebene Rad bestimmt. Die Bestimmungsgleichungen lauten
    [0024]
    [0025] Hierin bedeuten:
    [0026]

    [0027] V*RR und V*RL: die mit der Konstanten Rechnergröße Vo normierten Radgeschwindigkeiten.
    [0028]

    WR, WL die Winkelbeschleunigungen der Räder sind .
    [0029] WR und WL können aus
    [0030]
    [0031]
    ermittelt werden, wobei sich WR und WL durch
    ergeben.
    [0032] Das gesamte Bestimmungsverfahren läßt sich bei front , heck- und allradgetriebenen Fahrzeugen anwenden.
    [0033] Die Werte für Kμ ergeben sich zu:
    [0034] KμR = K2R · V*RR KμL = K2L · V*RL.
    [0035] Zur Unfallverhütung dient die bekannte Radar-Abstandswarnung bzw. Regelung. Sende- und Empfangsantenne des Radargeräts sind unter dem vorderen Stoßfänger untergebracht. Treffen Radarstrahlen auf ein Hindernis, wird die Zeit zwischen dem Aussenden des Radarsignals und dem Eintreffen des Echos gemessen. Aus den Meßdaten errechnet der Bordrechner den Abstand zum Hindernis. Aus Abstand, Geschwindigkeit und der Straßenzustand ermittelt der Bordrechner den ratsamen Sicherheitsabstand, der als Sollwert für die Abstandswarnung bzw. -Regelung (Bremsen oder Motoreingriff) verwendet wird (Fig. 3). Bei der bisherigen bekannten Lösungen gibt es den Nachteil, daß der Fahrer den Straßenzustand durch Betrachtungen abschätzen muß. Er muß dann Informationen mit "trocken", "naß" oder "schneeglatt" einprogrammieren. Die geschilderte fortlaufende Bestimmung von Kraftschlußbeiwerten gemäß der Erfindung ist also eine relevante Unterstützung für den Einsatz der Abstandswarnung bzw. Regelung. Die on-line Schätzung von μ liefert sowohl eine automatische Parameterverstellung als auch präzise und aktuelle Werte. Vor allen bei Nacht- und Nebelfahrten, bei denen der Fahrer nicht mehr so sicher mit der Abschätzung von Gefahren ist, ist dieser automatische Verstellung sinnvoll. In Fig. 3 ist ein Abstandsradargerät mit 10, ein Regler mit 11, das Fahrzeug mit 12 und ein Sicherheitsabstandsbestimmungsblock mit 13 bezeichnet. Diesem wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 und das geschätzte μ vom μ-Schätzer 14 zugeführt und er errechnet den notwendigen Sicherabstand. Dieser wird in Regler 11 mit dem Istabstand (vom Radargerät) verglichen und daraus wird eine Regelgröße für eine Bremsung oder eine Motordruckmomentbeeinflussung abgeleitet, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu variieren.
    [0036] Alternativ oder zusätzlich kann von einem Vergleicher 15 eine Warnlampe 16 angesteuert werden, wenn ein zu geringer Abstand festgestellt wird.
    [0037] Wenn kein Radargerät im Fahrzeug installiert wird, kann der physikalische benötigte Bremsweg XB kontinuirlich angezeigt werden. Diesen kann z.B. durch die Faustformel angegeben werden:
    [0038]
    [0039] g: Fallbeschleunigung, VA: Ausgangsgeschwindigkeit,
    [0040] wobei XB den physikalischen benötigten Bremsweg bei einer Bremsung mit blokkierenden Rädern auf den interessierenden Straßenbelag mit den Kraftschlußbeiwert μ darstellt. Auch hier liefert die on-line Abschätzung von μ einen wichtigen Beitrag zur besseren Überwachung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
    [0041] Bei der Antriebs-Schlupf-Regelung wird das Rad in einem möglichst engen Schlupfbereich in der Nähe der maximalen Kraftschlußes gehalten. Da die Kraftschlußkurven u.a. abhängig von:
    [0042] - dem Straßen- und Reifenzustand
    [0043] - der Fahrzeuggeschwindigkeit
    [0044] - der Radlast
    [0045] - der Temperatur sowie
    [0046] - dem Reifenschräglaufwinkel bzw. der in Anspruch genommenen Seitenführungskraft bei Kurvenfahrt sind ist der Schlupf selbst keine geeignete Regelgröße für die Regelung. Für diesen Zweck dienen die gemäß dieser Erfindung fortlaufend gewonnenen online Schätzungen
    [0047] des Kraftschlußbeiwerts μ und der Steigung der Kraftschlußkurven
    [0048] Eine eindeutige Regelgröße erhält man aus der Tatsache, daß die Steigung beim maximalen Kraftschluß gleich null ist. Um aber die bei Kurvenfahrt notwendigen Seitenführungskräfte aufbringen zu können, wird eine kleine positive Steigung, kurz vor dem maximalen Kraftschlußbeiwert im stabilen 8ereich als Sollwert für die Antriebsschlupfregelung gewählt (siehe Fig. 4).
    [0049] In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild hierfür gezeigt. Einem Vergleicher 20 wird der geschätzte Wert Kμ zugeführt, der diesen mit einem vorαegebenen kleinen positiven Sollwert K*μ vergleicht. Aus der Abweichung wird eine Regelgröße Δ gewonnen, die zur Beeinflussung eines Bremsdrucksteuergeräts 21 dient und dem Bremsdruck so variiert, daß der ermittelte Wert für K sich dem Sollwert nähert.
    [0050] Der Sollwert kann bei hohem μ kleiner gewählt werden. Dem Vergleicher 20 wird deshalb auch der ermittelte Wert für μ zugeführt, der den Sollwert entsprechend dem bestimmten μ variiert.
    [0051] Formelzeichen: ^ Bezeichnung für geschätzter Größen
    [0052] K Zeitschritt, z.B. μ(K) bedeutet μ zum Zeitschritt K
    [0053] CTH,LR Koppelterm, hinten, von links auf rechts CTH,RL Koppelterm, hinten, von rechts auf links
    [0054] FZH,stat statische Radlast (hinten) iG Getriebeübersetzung it Achsübersetzung
    [0055] KμL , KμR Steigung der μ-s-Kennlinien, hinten links und hinten rechts K2L , K2R Verhältnis hinten links und hinten rechts
    [0056] MG Drehmoment hinter dem Getriebe
    [0057] Motormoment P2L , P1L , C1L die zu schätzenden Parameter (links) P2R , P1R, C1R die zu schätzenden Parameter (rechts)
    [0058] rR Radradius TA Abtastrate Vo Bezugsgröße für die Normierung der Radgeschwindigkeit V*RL,V*RR Normierte Radgeschwindigkeit, hinten links und hinten rechts RR Radgeschwindigkeit, hinten links und hinten rechts ẐL,ẐR Ersatz-Konstant, hinten links und hinten rechts
    [0059] μ Kraftschlußbeiwert θ H Trägheitsmoment der Hinterachs θR Gesamtträgheitmoment, Hinteres Rad θRi Trägheitsmoment des Ritzels θT Trägheitsmoment des Tellerrades
    [0060] WR,L,WR,R Radwinkelgeschwindigkeit, hinten links und hinten rechts WR,L,WR,R Radwinkelbeschleunigung, hinten links und hinten rechts.
    权利要求:
    Claims
    Ansprüche
    1) Verfahren zur fortlaufenden Ermittlung des Kraftschlußbeiwerts μ zwischen dem Reifen wenigstens eines angetriebenen Fahrzeugrads und dessen Lauffläche, bei dem die Drehgeschwindigkeiten VR1 und VR2 der angetriebenen Fahrzeugräder und das Motormoment M oder eine davon abhängige Größe ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
    1) auf Basis der Bestimmungsgleichungen
    YR1(K+1) = P21 YR1(K) + P11U(K) + Ĉ1
    die Parameter P11, P21 und Ĉ1 für das wenigstens eine Rad mit Hilfe von Identifikationsalgorithmen abgeschätzt werden, wobei YR1(K) und YR1(K+1) die zu dem Zeitpunkten K · TA und (K+1) · TA ermittelten Radgeschwindigkeitsignale des wenigstens einen Fahrzeugrads sind und U(K) das ermittelte Motormoment zum Zeitpunkt KTA, TA die Rechnertaktzeit und K die Schrittzahl ist,
    2) aus den Parametern P11, P21 und Ĉ1 den Konstanten TA, it (Achsübersetzung), θH (Trägheitsmoment der angetriebenen Achse), θT (Trägheitsmoment des Tellerrads), θRi (Trägheitsmoment des Ritzels), FZHstat (statische Radlast des Rads) und rR1 (Radius des Rads) und den Geschwindigkeiten der beiden angetriebenen Räder VR1 und VR2 und der Normierungskonstanten Vo (beliebig, auch 1) der Kraftschlußbeiwert μ gemäß der Beziehung
    oder einer äquivalenten Beziehung ermittelt wird,
    wobei
    V*R1 und V*R2 die mit der Konstanten Vo normierte Radgeschwindigkeiten
    WR1 und WR2 die winkelbeschleunigungen der Räder sind und
    3) der oder die ermittelten μ-Werte zur Anzeige kommen und/oder bei der Ermittlung weiterer Größen berücksichtigt werden.
    2) Verfahren zur fortlaufenden Ermittlung der Steigung Kμ der Kurve zwischen dem Reifen wenigstens eines angetriebenen Fahrzeugrads und dessen Lauffläche wirksamen μ-Schlupfkurve, bei dem die Drehgeschwindigkeit VR1 des angetriebenen Fahrzeugrads und das Motormoment M oder eine davon abhängige Größe ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
    1) auf der Basis der Bestimmungsgleichung
    YR1(K+1) = P21 YR1(K) + P11U(K) + Ĉ1
    die Parameter P11, P21 und Ĉ1 für das wenigstens eine Rad mit Hilfe von Identifikationsalgorithmen abgeschätzt werden, wobei YR1(K) und YR1(K+1) die zu den Zeitpunkten K·TA und (K+1)·TA ermittelten Radgeschwindigkeitssignale des wenigstens einen Fahrzeugrads und Û(K) das ermittelte Motormoment zum Zeitpunkt KTA, TA die Rechnertaktzeit und K die Schrittzahl ist
    2) aus den Parametern P11, P21 und Ĉ1, den Konstanten TA, FZHstat (statische Radlast des Rads) und rR1 (Radius des Rads) und der Geschwindigkeiten des wenigstens einen angetriebenen Rads VR1 und der Normierungskonstanten Vo die Steigung Kμ gemäß der Beziehung
    Kμ = K21 · V*R,1
    oder einen äquivalenten Beziehung ermittelt wird,
    V*R1 die mit der Konstanten Vo normierte Radgeschwindigkeit ist und 3) der oder die ermittelten Kμ Werte zur Anzeige kommen und/oder bei der Ermittlung weiterer Größen berücksichtigt werden, und/oder zur Bremsdruckregelung verwendet werden.
    3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschätzte Reibbeiwert μ1 unter Einbeziehung der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit zur Anzeige des Bremswegs ausgenutzt wird
    4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem
    Abstandswarn- oder Regelsystem der ermittelte Reibbeiwert μ1 zur Festlegung des Sollabstandes ausgenutzt wird 5) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Antriebsschlupfregelung die ermittelte augenblickliche Steigung der μ-Schlupfkurve zur Beeinrlussung des Bremsdrucks, und/oder des Motormoments im Sinne einer Regelung der Steigung auf einen vorgegebenen kleinen positiven Vergleichswert benutzt wird.
    6) Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Vergleichswert durch den ermittelten Kraftschlußbeiwert μ variiert wird.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-05-05| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP |
    1989-05-05| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1990-02-23| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989900204 Country of ref document: EP |
    1990-10-31| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989900204 Country of ref document: EP |
    1992-05-20| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1989900204 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE19873735673|DE3735673A1|1987-10-22|1987-10-22|Verfahren zur fortlaufenden bestimmung des kraftschlussbeiwertsund/oder steigung k der -schlupfkurve|
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