DE19628283A1 - Antiblockierbremsvorrichtung - Google Patents

Antiblockierbremsvorrichtung

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DE19628283A1 DE19628283A DE19628283A DE19628283A1 DE 19628283 A1 DE19628283 A1 DE 19628283A1 DE 19628283 A DE19628283 A DE 19628283A DE 19628283 A DE19628283 A DE 19628283A DE 19628283 A1 DE19628283 A1 DE 19628283A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren zur Erzeugung eines gewünschten Bremsdrehmomentes während der Bremsung eines Kraftfahrzeugs.
Eine Antischlupfbremse zur Rückkopplungsregelung des Bremsdrehmoments auf der Grundlage der Differenz zwischen der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs, um zu verhindern, daß die Räder des Kraftfahrzeugs während des Bremsens blockieren, ist beispielsweise in den folgenden Druckschriften beschrieben:
(1) Tan und Chin: Vehicle Traction Control: Variable Structure Control Approach, Trans. of ASME Dynamic Systems, Measurement and Control, 113, S. 223-230 (1991);
(2) Chin, William, Sidlosky, Rule and Sparschu: sliding-Mode ABS Wheel-Slip Control, Proc. of Am. Control Conf., S. 1-5 (1992).
Bei den in diesen Druckschriften beschriebenen Vorrichtungen wird eine Funktion eingestellt, deren Argumente die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Radgeschwindigkeit sind, und wird ein Radschlupfverhältnis zwischen der Straßenoberfläche und den Reifen auf einen Soll-Wert geregelt, durch Schalten des Bremsdrehmoments in Abhängigkeit davon, ob die Funktion positiv oder negativ ist, wie in dem Diagramm (b) von Fig. 13 gezeigt ist. Allerdings gibt es eine Verzögerung der Erzeugung des Bremsdrehmoments infolge der Verzögerung eines Betätigungsgliedes, welches ein Bremsdrehmoment erzeugt, oder infolge der zur Berechnung der Funktion erforderlichen Zeit, und dies führt gewöhnlich zu einem Nachlauf des Bremsdrehmoments oder des Radschlupfverhältnisses.
Um den Nachlauf zu unterdrücken, können die Eigenschaften der Funktion so gewählt werden, daß das Bremsdrehmoment nicht abrupt geändert wird, sondern sich allmählich von einem Maximalwert auf einen Minimalwert ändert, wie in dem Diagramm (a) von Fig. 13 gezeigt ist. Wenn jedoch das Bremsdrehmoment allmählich geändert wird, steigt der Regelfehler an, so daß es auftreten kann, daß der Soll-Wert und der aktuelle Wert des Radschlupfverhältnisses nicht exakt übereinstimmen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht daher in der exakten Regelung oder Steuerung eines Radschlupfverhältnisses zwischen einer Straßenoberfläche und einem Reifen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Bremsweg kurz ausgebildet wird.
Um die voranstehend geschilderten Vorteile zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Antiblockierbremsvorrichtung zur Verfügung, welche einen Mechanismus zur Erfassung einer Radgeschwindigkeit aufweist, einen Mechanismus zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Mechanismus zur Berechnung eines Radschlupfverhältnisses aus der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit, sowie einen Mechanismus zum Regeln oder Steuern eines Bremsdrehmoments auf solche Weise, daß das Radschlupfverhältnis identisch mit einem vorbestimmten Soll-Wert ist.
Die Vorrichtung weist weiterhin einen Mechanismus zur Einstellung einer Bestimmungsfunktion auf, deren Vorzeichen sich ändert, wenn das Radschlupfverhältnis identisch mit dem Soll- Wert ist, einen Mechanismus zur Einstellung einer Schaltfunktion, welche einen Integralterm aufweist, der ein Zeitintegral der Bestimmungsfunktion enthält, einen Mechanismus zur Bestimmung eines Bremsdrehmoment-Soll-Werts entsprechend dem Wert der Schaltfunktion, sowie einen Mechanismus zum Regeln oder Steuern des Bremsdrehmoments auf den Bremsdrehmoment- Soll-Wert.
Vorzugsweise werden die Bestimmungsfunktion und die Schaltfunktion durch die folgenden Gleichungen (A) und (B) definiert;
(A)  σ(t) = η · xv(t) + xw(t)
wobei:
δ(t): Bestimmungsfunktion
xv(t): Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t): Radgeschwindigkeit
λ₀: Radschlupfverhältnis-Soll-Wert
λ: Radschlupfverhältnis
wobei:
s(t): Schaltfunktion
kl: konstant
Weiterhin wird vorzugsweise der Bremsdrehmoment-Soll-Wert durch folgende Gleichung (C) festgelegt:
(C)  Ucmd(t) = Jw · q(t)
wobei
Jw, q⁺, q-, δ: Konstanten
Ucmd(t): Bremsdrehmoment-Soll-Wert
f(s): monoton zunehmende Funktion mit
f(0) = q-, f(δ) = q⁺
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist die Antiblockierbremsvorrichtung einen Mechanismus zur Einstellung einer Bestimmungfunktion auf, deren Vorzeichen sich ändert, wenn das Radschlupfverhältnis identisch mit dem Soll-Wert ist, einen Mechanismus zur Berechnung eines Bremsdrehmoment- Soll-Werts entsprechend dem Wert der Bestimmungsfunktion, einen Mechanismus zur Messung einer Radwinkelbeschleunigung, einen Mechanismus zum Korrigieren des Bremsdrehmoment- Soll-Werts durch einen Korrekturwert entsprechend der Winkelbeschleunigung, sowie einen Mechanismus zum Regeln oder Steuern des Bremsdrehmoments auf den Bremsdrehmoment- Soll-Wert.
Vorzugsweise wird die Bestimmungsfunktion durch folgende Gleichung (D) definiert:
(D)  s(t) = η · xv(t) + xw(t)
wobei
s(t): Bestimmungsfunktion
xv(t): Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t): Radgeschwindigkeit
λ₀: Radschlupfverhältnis-Soll-Wert
λ: Radschlupfverhältnis
Weiterhin werden vorzugsweise die Berechnung und die Korrektur des Bremsdrehmoment-Soll-Werts entsprechend folgender Gleichung (E) durchgeführt:
(E)  Ucmd(t) = Jw{v(t) + kw · w}
wobei
Jw, v⁺, v-, kw: Konstanten
w: Radwinkelbeschleunigung
ucmd(t): Bremsdrehmoment-Soll-Wert
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Merkmale und Vorteile hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Antiblockierbremsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Flußdiagramm, welches ein grundlegendes Programm der Antiblockierregelung gemäß der vorliegenden Erfindung beschreibt;
Fig. 3 ein Flußdiagramm, welches ein Bremsdrehmoment-Regelprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung beschreibt;
Fig. 4 ein Diagramm, welches die Eigenschaften einer Schaltfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5A bis 5F Darstellungen von Simulationsergebnissen für Antiblockierbremsregeleigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6A bis 6F ähnliche Darstellungen wie die Fig. 5A bis 5F, wobei jedoch Simulationsergebnisse gezeigt sind, wenn ein Intregralterm entfernt ist;
Fig. 7A bis 7F ähnliche Darstellungen wie die Fig. 6A bis 6F, wobei jedoch Simulationsergebnisse gezeigt sind, wenn eine Konstante δ gleich Null ist;
Fig. 8A eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Antiblockierbremse gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein Flußdiagramm, welches ein grundlegendes Antiblockierregelprogramm gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt;
Fig. 10 ein Diagramm, welches die Eigenschaften von vi(t) bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 11A bis 11F Darstellungen von Simulationsergebnissen für Antiblockierbremsregeleigenschaften, wenn eine Rückkopplungsverstärkung kw gleich Null ist, bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12A bis 12F ähnliche Darstellungen wie in den Fig. 11A bis 11F, wobei jedoch Simulationsergebnisse gezeigt sind, wenn die Rückkopplungsverstärkung k₂ gleich 0,3 ist; und
Fig. 13 ein Diagramm mit einer Darstellung von Bremsdrehmomentregeleigenschaften nach dem Stand der Technik.
Wie in den Fig. 1 bis 7 der Zeichnungen dargestellt ist, bremst eine Bremse 1 ein Rad 10 mittels Öldruck über einen Bremsdruckeinstellmechanismus 2. Der Bremsdruckeinstellmechanismus 2 weist beispielsweise eine Öldruckpumpe und eine Servopumpe und dergleichen auf, und liefert einen Druck proportional zu einem Signal, welches von einer Regel- oder Steuereinheit 3 an die Bremse 1 ausgegeben wird.
Signale von einem Radgeschwindigkeitssensor 4, welcher eine Umdrehungsgeschwindigkeit xw(t) des Rads 10 erfaßt, von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5, welcher eine Geschwindigkeit xv(t) der Fahrzeugkarosserie erfaßt, und von einem Bremspedalniederdrückwinkelsensor 6, welcher einen Niederdrückwinkel Θ(t) eines Bremspedals 8 erfaßt, werden in die Steuereinheit 3 eingegeben. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 kann beispielsweise einen Beschleunigungssensor aufweisen, der eine in Vorwärts/Rückwärts-Richtung auf das Fahrzeug einwirkende Beschleunigung erfaßt, sowie einen Integrierer, der diesen Ausgangswert integriert.
Die Regel- oder Steuereinheit 3 weist beispielsweise einen Mikrocomputer auf, der einen Bremdrehmoment-Soll-Wert ucmd(t) aus den Eingangssignalen berechnet, also der Radgeschwindigkeit xw(t), der Fahrzeuggeschwindigkeit xv(t) und dem Bremspedalniederdrückwinkel Θ(t), unter Verwendung der nachstehend angegebenen Gleichungen (1) bis (7), und ein Signal an den Bremsdruckeinstellmechanismus 2 ausgibt. Die Bremse 1 und der Radgeschwindigkeitssensor 4 sind auf jedem der Räder 10 angebracht, und es wird ein Bremsdrucksignal an jedes der Räder 10 ausgegeben.
δi(t) = η · xv(t) + xwi(t) (1)
Hierbei ist i ein Index, der die Nummer des Rades angibt. Wenn beispielsweise vier Räder vorhanden sind, so kann die Radgeschwindigkeit des rechten Vorderrades Nr. 1 durch xw1(t) bezeichnet werden, die Radgeschwindigkeit des linken Vorderrades Nr. 2 durch xw2(t), die Radgeschwindigkeit des rechten Hinterrades Nr. 3 durch xw3(t), und die Radgeschwindigkeit des linken Hinterrades Nr. 4 durch xw4(t). Die Bestimmungsfunktion σi wird für jede Radgeschwindigkeit berechnet. η ist ein vorbestimmter Wert, der aus einem Soll- Wert λ₀ des Radschlupfverhältnisses zwischen der Straßenoberfläche und den Reifen unter Verwendung folgender Gleichung berechnet wird:
η = λ₀ - 1
Das Radschlupfverhältnis λi zwischen der Straßenoberfläche und den Reifen wird durch folgende Gleichung definiert:
Per Definition bedeutet σi(t)=0, daß das Radschlupfverhältnis λi identisch mit dem Soll-Wert λ₀ ist. σi(t) < 0 bedeutet, daß das Radschlupfverhältnis kleiner als der Zielwert ist, und σi(t) < 0 bedeutet, daß das Radschlupfverhältnis größer als der Soll-Wert ist.
Als nächstes wird eine Schaltfunktion si(t) aus der folgenden Gleichung berechnet:
wobei t die momentane Zeit bezeichnet, und k₁ eine vorbestimmte positive ganze Zahl ist.
Der Bremsdrehmoment-Soll-Wert ucmdi(t) für jedes Rad wird aus den folgenden Gleichungen bestimmt:
Hierbei ist f(s)i eine glatte, monoton zunehmende Funktion, welche folgende Bedingungen erfüllt:
f(0) = qi -, f(δ) = qi⁺.
δ ist ein vorbestimmter, positiver Wert. qi⁺, qi - sind Konstanten, welche folgende Bedingungen erfüllen:
Hierbei ist fµi eine Kraft in Vorwärts/Rückwärts-Richtung, welche die Straßenoberfläche auf das i-te Rad ausübt, und ist fresist der Abrollwiderstand des i-ten Rades. In sämtlichen Fällen weisen fµi, fresist, v, oi finite Werte auf, so daß es immer Werte von qi⁺, qi - gibt, welche die Gleichungen (6) und (7) erfüllen. In graphischer Darstellung der Gleichung (5) erhält man das Diagramm (a) von Fig. 4.
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 2 und 3 die Berechnung und die Regelung beschrieben, die von der Regeleinheit 3 durchgeführt werden.
Zuerst einmal ist das Flußdiagramm von Fig. 2 ein grundlegendes Programm. In einem Schritt S1 wird bestimmt, ob der Zeitpunkt ein Abtastzeitpunkt ist oder nicht. Dieser Schritt ist dazu vorgesehen, damit das Programm in regelmäßigen Abständen ausgeführt wird. Zu einem Abtastzeitpunkt wird in einem Schritt S2 bestimmt, ob der Bremspedalniederdrückwinkel Θ(t) größer oder gleich einem vorbestimmten Wert Θ₀ ist oder nicht. Im allgemeinen ist eine Antiblockierregelung erforderlich, wenn das Bremspedal um mehr als einen bestimmten Betrag niedergedrückt wird. In anderen Fällen ist eine Antiblockierregelung nicht erforderlich, so daß das Programm beendet wird, ohne die nachfolgende Bremsdrehmomentregelung durchzuführen.
Wenn der Bremspedalniederdrückwinkel Θ(t) größer oder gleich Θ₀ ist, so wird in einem Schritt S3 ein in Fig. 3 gezeigtes Bremsregelprogramm durchgeführt.
Hierbei werden in einem Schritt S11 die Radgeschwindigkeit xwi(t) und die Fahrzeuggeschwindigkeit xv(t) eingelesen. Daraufhin werden die Berechnungen (1) bis (7) in den Schritten S12 bios S15 durchgeführt, und wird der Bremsdrehmoment- Soll-Wert ucmdi(t) für jedes Rad berechnet. Der Bremsdrehmoment- Soll-Wert ucmdi(t) wird dann im Schritt S15 an den Bremsdruckeinstellmechanismus 2 ausgegeben.
Der Bremsdruckeinstellmechanismus 2 regelt den der Bremse 1 jedes Rades zugeführten Öldruck so ein, daß der Bremsdrehmoment- Soll-Wert ucmdi(t) erhalten wird.
Wenn hierbei die Anzahl an Rädern des Fahrzeugs ηw beträgt, läßt sich die Bremsbewegungsgleichung folgendermaßen ausdrücken:
wobei:
wobei:
xv: Fahrzeuggeschwindigkeit (Drehwinkelgeschwindigkeits-Umwandlungswert)
ui: Bremsdrehmoment des i-ten Rades
Bv: Luftwiderstandskoeffizient
Jw: Trägheitsmoment des Rades
µii): Reibungskoeffizient zwischen dem i-ten Rad und der Straßenoberfläche
: Radlast des i-ten Rades
Θ: Straßenoberflächenneigung
: Radgeschwindigkeit des i-ten Rades
Mv: Fahrzeugmasse
: Rollwiderstandskoeffizient des i-ten Rades
Rw: Radradius
λi: Radschlupfverhältnis des i-ten Rades
ηw: Anzahl an Rädern
Als nächstes wird die Größe Vi(t) = si(t)² betrachtet. Definitionsgemäß ist selbstverständlich Vi(t) 0. Wenn das Zeitinkrement (die zeitliche schrittweise Zunahme) i(t) von Vi(t) immer gleich i(t) 0 ist, so nimmt Vi(t) ab, und es ergibt sich
si(t) ist dann daher ein konstanter Wert. Definitionsgemäß kann si(t) nur dann ein konstanter Wert sein, wenn λi = λ₀ gilt.
Die Bedingung, daß immer i(t) 0 erfüllt ist, wird nunmehr ermittelt. Da gilt
i(t) = 2 · i(t) · si(t) 0
sollte i(t) kleiner als 0 sein, wenn si(t) 0 ist, und i(t) 0 sein, wenn si(t) 0 ist. Zuerst wird der Fall überlegt, in welchem si(t) < 0 ist. Schreibt man i(t) um, so erhält man:
Setzt man qi(t) von Gleichung (5) in Gleichung (10) ein, so wird deutlich, daß i(t) < 0 ist. Entsprechend wird, wenn si(t) < δ ist, deutlich, daß i(t) < 0 ist.
Aus Gleichung (10) wird deutlich, daß in dem Bereich 0 si(t) δ ein Gleichgewichtspunkt P existiert, an welchem i(t) = 0 ist, wenn qi(t) = ui0 ist (qi - < ui0 < qi⁺). Bei si(t) < 0 und si(t) < δ nimmt daher Vi(t) monoton ab, und ist stabil am Gleichgewichtspunkt P in dem Bereich 0 si(t) δ. Da Vi(t) stabil ist, ist auch si(t) auf einem konstanten Wert stabil. Dies bedeutet, daß λi = λ₀ ist. Auf diese Weise wird das Radschlupfverhältnis λi exakt auf den Soll-Wert λ₀ geregelt.
Die Fig. 5A bis 5F zeigen die Ergebnisse der Simulation der voranstehend geschilderten Regelung, wenn der Radschlupfverhältnis- Soll-Wert λ₀ = 0,2 ist.
Hierbei wird das Radschlupfverhältnis λ schnell auf den Soll-Wert von 0,2 geregelt, und beträgt die Anhalteentfernung x beim Bremsen 100 m.
Die Fig. 6A bis 6F zeigen die Ergebnisse der Simulation unter denselben Bedingungen, jedoch bei weggelassenem Integralterm von Gleichung (3). Fig. 7 zeigt die Ergebnisse der Simulation, wenn δ in Gleichung (5) gleich 0 ist, also wenn die Eigenschaften der Schaltfunktion so gewählt sind, wie dies durch das Diagramm (b) von Fig. 4 gezeigt ist.
Wenn der Integralterm in Gleichung (3) zugelassen wird, und δ in Gleichung (5) auf 0 eingestellt ist, tritt wie in Fig. 7 gezeigt ein Nachlauf des Radschlupfverhältnisses λ auf, und ändert sich das Bremsdrehmoment daher beträchtlich, wie in Fig. 7D gezeigt ist. Die Anhalteentfernung x beim Bremsen beträgt 110 m, wie in Fig. 7E gezeigt ist.
Während der Regelung, wenn δ nicht gleich 0 ist, und nur der Integralterm in Gleichung (3) weggelassen ist, tritt ein Nachlauf des Radschlupfverhältnisses λ nicht auf, wie in Fig. 6C gezeigt ist, aber da das Radschlupfverhältnis auf einem Wert stabil ist, der gegenüber dem Radschlupfverhältnis-Soll-Wert λ₀ = 0,2 verschoben ist, erhöht sich die Anhalteentfernung beträchtlich auf x = 140 m.
Durch Bereitstellung eines Integralterms in der Schaltfunktion wird daher die Bremsentfernung verringert, und kann eine stabile Bremsung erzielt werden.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 12F eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der Unterschied bezüglich der Hardware im Vergleich zur voranstehend geschilderten, ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt ist, besteht darin, daß zusätzlich ein Winkelbeschleunigungssensor 7 vorgesehen ist, der eine Winkelbeschleunigung w jedes Rades 10 erfaßt und sie an die Regel- oder Steuereinheit 3 ausgibt.
Die Regeleinheit 3 berechnet den Bremsdrehmoment-Soll-Wert ucmd(t) aus den Eingangssignalen, also der Radgeschwindigkeit xw(t), der Fahrzeuggeschwindigkeit xv(t), dem Bremspedalniederdrückwinkel Θ(t) und der Radwinkelbeschleunigung w, unter Verwendung der nachstehend angegebenen Gleichungen (11) bis (17), und gibt ein Signal an den Bremsdruckeinstellmechanismus 2 aus.
Hierbei ist i ein Index, der die Radnummer angibt. Wenn beispielsweise vier Räder vorhanden sind, kann die Radgeschwindigkeit des rechten Vorderrades Nr. 1 durch xw1(t), die Radgeschwindigkeit des linken Vorderrades Nr. 2 durch xw2(t), die Radgeschwindigkeit des rechten Hinterrades Nr. 3 durch xw3(t), und die Radgeschwindigkeit des linken Hinterrades Nr. 4 durch xw4(t) bezeichnet werden. Die Bestimmungsfunktion si(t) wird für jede Radgeschwindigkeit berechnet. Ist ein vorbestimmter Wert, der aus einem Soll-Wert λ₀ des Radschlupfverhältnisses zwischen der Straßenoberfläche und den Reifen unter Verwendung folgender Gleichung berechnet wird:
η = λ₀ - 1
Das Radschlupfverhältnis λi zwischen der Straßenoberfläche und den Reifen wird durch folgende Gleichung definiert:
Definitionsgemäß bedeutet σi(t) = 0, daß das Radschlupfverhältnis λi identisch mit dem Soll-Wert λ₀ ist.
si(t) ]< 0 bedeutet, daß das Radschlupfverhältnis kleiner als der Soll-Wert ist, und si(t)<0 bedeutet, daß das Radschlupfverhältnis größer als der Soll-Wert ist.
Der Bremsdrehmoment-Soll-Wert ucmdi(t) für jedes Rad wird aus folgenden Gleichungen bestimmt:
wobei kw ein vorbestimmter positiver Wert ist, und die Radwinkelbeschleunigung wi eine Rückkopplungsverstärkung ist, die an das Bremsdrehmoment rückgekoppelt wird. vi⁺, vi - sind Konstanten, welche folgende Bedingungen erfüllen:
Hierbei ist fµi eine Kraft in Vorwärts/Rückwärts-Richtung, welche die Straßenoberfläche auf das i-te Rad ausübt, und ist fresisti ein Rollwiderstand des i-ten Rades. In sämtlichen Fällen weisen fµi, fresisti, v, und si finite Werte auf, so daß es immer Werte für vi⁺, vi - gibt, welche die Gleichungen (15) und (16) erfüllen. Drückt man Gleichung (14) graphisch aus, so erhält man das Diagramm von Fig. 10.
Das grundlegende Programm der von der Regeleinheit 3 durchgeführten Verarbeitung ist das gleiche wie bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform, gemäß Fig. 2. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch das im Schritt S3 durchgeführte Bremsregelprogramm unterschiedlich.
Dieser Unterschied wird nunmehr erläutert. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, werden zuerst in einem Schritt S21 die Radgeschwindigkeit xwi und die Fahrzeuggeschwindigkeit xv(t) eingelesen. Daraufhin werden in den Schritten S22 bis S25 die Berechnungen (11) bis (16) durchgeführt, und wird der Bremsdrehmoment- Soll-Wert ucmdi(t) für jedes Rad berechnet. Der Bremsdrehmoment-Soll-Wert ucmdi(t) wird dann im Schritt S25 an den Bremsdruckeinstellmechanismus 2 ausgegeben.
Der Bremsdruckeinstellmechanismus 2 reguliert den der Bremse 1 jedes Rades zugeführten Öldruck so, daß der Bremsdrehmoment- Soll-Wert ucmdi(t) erhalten wird.
Wenn hierbei das Bremsdrehmoment durch Gleichung (14) definiert ist, nähert sich das Radschlupfverhältnis λi an den Soll-Wert λ₀ an.
Um den Grund hierfür zu erläutern, kann die Bremsbewegungsgleichung folgendermaßen ausgedrückt werden, wenn die Anzahl an Rädern auf dem Fahrzeug ηw beträgt:
wobei:
wobei:
xv: die Fahrzeuggeschwindigkeit ist (Drehwinkelgeschwindigkeits-Umwandlungswert)
ui: das Bremsdrehmoment des i-ten Rades
Bv: der Luftwiderstandskoeffizient
Jw: das Trägheitsmoment des Rades
µii): Reibungskoeffizient zwischen dem i-ten Rad und der Straßenoberfläche
: die Radlast des i-ten Rades
Θ: die Straßenoberflächenneigung
: die Radgeschwindigkeit des i-ten Rades
Mv: die Fahrzeugmasse
: der Rollwiderstandskoeffizient des i-ten Rades
Rw: der Radradius
λi: das Radschlupfverhältnis des i-ten Rades
ηw: die Anzahl an Rädern.
Nunmehr wird eine Größe Vi(t) = si(t)² definiert. Definitionsgemäß ist klar, daß Vi(t) 0 ist. Wenn das Zeitinkrement i(t) von Vi(t) immer i(t) < 0 ist, so nimmt Vi(t) ab, und
si(t) geht dann auf 0, also λi = λ₀.
Genauer gesagt wird nunmehr die Bedingung ermittelt, für welche immer i(t) < 0 erfüllt ist. Da:
Vi(t) = 2 · i(t) · si(t)
ist, sollte i(t) kleiner als 0 sein, wenn si(t) < 0 ist, und sollte i(t) < 0 sein, wenn si(t) < 0 ist. Zuerst wird der Fall überlegt, in welchem si(t) < 0 ist. Schreibt man i(t) um, so erhält man:
Dies liegt an der Tatsache, daß dann, wenn man
in Gleichung (18) einsetzt, man erhält
Setzt man vi(t) von Gleichung (14) in Gleichung (19) ein, so wird deutlich, daß i(t) < 0 ist, infolge der Beziehung zur Gleichung (16). Auf entsprechende Weise wird deutlich, daß bei si(t) < 0 gilt: i(t) < 0.
Wenn daher diese Art der Umschaltung des Bremsdrehmoments möglich ist, nimmt Vi(t) monoton ab, und ist λi = λ₀.
Allerdings gibt es immer eine Erfassungsverzögerung bei den erfaßten Werten für die Radgeschwindigkeit und die Fahrzeuggeschwindigkeit, verglichen mit ihren tatsächlichen Werten. Weiterhin wird, wenn ein digitaler Prozessor als Berechnungseinheit verwendet wird, die Regelung in regelmäßigen Intervallen durchgeführt, und wird zwischen Regelzeiträumen kein Regelsignal ausgegeben. Eine weitere Verzögerung tritt bei dem Betätigungsglied auf, welches das Bremsdrehmoment erzeugt. Daher gibt es bei der Bremsdrehmomenterzeugung immer eine Verzögerung.
Aus diesem Grund ist das Radschlupfverhältnis entweder zu groß oder zu klein, verglichen mit dem Soll-Wert, schwankt das Bremsdrehmoment, und tritt in der Nähe des Soll-Werts ein Nachlauf des Radschlupfverhältnisses auf.
Die Fig. 11A bis 11F und die Fig. 12A bis 12F zeigen Ergebnisse der Simulation für die Bremsdrehmomentregelung bei dieser Ausführungsform, wenn der Radschlupfverhältnis-Soll-Wert λ₀ gleich 0,2 ist.
Die Fig. 11A bis 11F zeigen die Simulationsergebnisse, wenn kw in der Gleichung (13) gleich 0,3 ist. Hierbei wurde der Nachlauf des Radschlupfverhältnisses verringert, und betrug die Anhalteentfernung x beim Bremsen 102 m.
Die Fig. 12A bis 12F zeigen die Simulationsergebnisse für kw gleich 0. In diesem Fall tritt, wie in Fig. 12C gezeigt ist, ein Nachlauf des Radschlupfverhältnisses λ auf, und ändert sich der Bremsdruck beträchtlich, wie in Fig. 12D gezeigt ist. Die Anhalteentfernung x beim Bremsen betrug 110 m, wie aus Fig. 12E hervorgeht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Radwinkelbeschleunigung w auf das Bremsdrehmoment rückgekoppelt, wird das Trägheitsmoment der Raddrehung um einen entsprechenden Betrag größer, und wird die Änderung der Radgeschwindigkeit in bezug auf fµi , fresisti und Vi(t) verringert. Es wird aus Gleichung (20) deutlich:
daß wi kleiner ist, wenn kw < 0 ist, als dann, wenn kw = 0 ist.
Wenn daher das Radschlupfverhältnis in der Nähe des Soll- Werts liegt, gibt es keine starke Schwankung von w, selbst wenn eine Verzögerung beim Auftauchen von vi(t) auftritt, und wird das Nachlaufen der Regelung abgemildert.

Claims (6)

1. Antiblockierbremsvorrichtung mit einer Vorrichtung (4) zur Erfassung einer Radgeschwindigkeit, einer Vorrichtung (5) zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Vorrichtung (3) zur Berechnung eines Radschlupfverhältnisses aus der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit, und mit einer Vorrichtung (2, 3) zum Regeln eines Bremsdrehmoments auf solche Weise, daß das Radschlupfverhältnis identisch zu einem vorbestimmten Soll-Wert ist, dadurch gekennzeichnet, daß:
die Vorrichtung weiterhin eine Vorrichtung (S12) zur Einstellung einer Bestimmungsfunktion aufweist, deren Vorzeichen sich ändert, wenn das Radschlupfverhältnis identisch mit dem Soll-Wert ist;
eine Vorrichtung (S13) zur Einstellung einer Schaltfunktion, die einen Integralterm aufweist, der ein Zeitintegral der Bestimmungsfunktion enthält;
eine Vorrichtung (S14) zur Bestimmung eines Bremdrehmoment- Soll-Werts entsprechend dem Wert der Schaltfunktion; und
eine Vorrichtung (S15) zum Regeln des Bremsdrehmoments auf den Bremsdrehmoment-Soll-Wert.
2. Antiblockierbremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungsfunktion bzw. die Schaltfunktion durch die nachfolgende Gleichung (A) bzw. Gleichung (B) definiert ist: (A)  σ(t) = η · xv(t) + xw(t)wobei: δ(t): die Bestimmungsfunktion ist
xv(t): die Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t): die Radgeschwindigkeit
λ₀: der Radschlupfverhältnis-Soll-Wert
λ: das Radschlupfverhältnis wobei:
s(t): die Schaltfunktion ist, und
kl: eine Konstante
3. Antiblockierbremsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdrehmoment-Soll-Wert durch folgende Gleichung (C) bestimmt wird: (C)  Ucmd(t) = Jw · q(t)wobei Jw, q⁺, q-, δ: Konstanten sind
ucmd(t): der Bremsdrehmoment-Soll-Wert ist, und
f(s): eine monoton zunehmende Funktion ist,
f(0) = q-, f(δ) = q⁺
4. Antiblockierbremsvorrichtung mit einer Vorrichtung (4) zur Erfassung einer Radgeschwindigkeit, einer Vorrichtung (5) zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Vorrichtung (3) zur Berechnung eines Radschlupfverhältnisses aus der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit, und mit einer Vorrichtung (2, 3) zum Regeln eines Bremsdrehmoments auf solche Weise, daß das Radschlupfverhältnis identisch zu einem vorbestimmten Soll-Wert ist, dadurch gekennzeichnet, daß:
die Vorrichtung weiterhin eine Vorrichtung (S22) zur Einstellung einer Bestimmungsfunktion aufweist, deren Vorzeichen sich ändert, wenn das Radschlupfverhältnis identisch mit dem Soll-Wert ist;
eine Vorrichtung (S24) zur Berechnung eines Bremsdrehmoment- Soll-Werts entsprechend dem Wert der Bestimmungfunktion;
eine Vorrichtung (7) zur Erfassung einer Radwinkelbeschleunigung;
eine Vorrichtung (S24) zur Korrektur des Bremsdrehmoment- Soll-Werts durch einen Korrekturwert entsprechend der Winkelbeschleunigung; und
eine Vorrichtung (S25) zum Regeln des Bremsdrehmoments auf den Bremsdrehmoment-Soll-Wert.
5. Antiblockierbremsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimungsfunktion durch folgende Gleichung (D) definiert ist: (D)  s(t) = η · xv(t) + xw(t)wobei s(t): die Bestimmungsfunktion ist
xv(t): die Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t): die Radgeschwindigkeit
δ₀: der Radschlupfverhältnis-Soll-Wert, und
δ: das Radschlupfverhältnis.
6. Antiblockier-Bremsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung und die Korrektur des Bremsdrehmoment-Soll-Werts auf der Grundlage folgender Gleichung (E) durchgeführt werden: (E)  Ucmd(t) = Jw{v(t) + kw · w}wobei Jw, v⁺, v-, kw: Konstanten
w: die Radwinkelbeschleunigung ist
ucmd(t): der Bremsdrehmoment-Soll-Wert.
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