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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln von Bremsen eines Fahrzeugs wie etwa eines Automobils und insbesondere eine Vorrichtung, die eine Nachfolge- oder Servo-)Regelung der Bremskraft oder des Bremsdruckes für einzelne Räder eines Fahrzeugs ausführt.
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Elektronisch geregelte Bremssysteme (ECB) werden heute weit verbreitet in modernen Fahrzeugen wie etwa Automobilen verwendet und dienen dazu, eine Balance oder Verteilung der Bremskräfte herzustellen, um geeignete Fahrzustände hervorzurufen. In diesen ECB-Systemen wird die Bremskraft auf einzelne Räder servogeregelt. Das heißt, ein elektronischer Regler bestimmt zunächst Sollwerte der Bremskraft oder des Bremsdruckes (in einem hydraulischen System) für die einzelnen Räder, wobei er aktuelle Fahrbedingungen bei dem Fahrzeug wie etwa die Radgeschwindigkeiten, das Verhalten des Fahrzeugs ebenso wie eine Bremsaktion des Fahrers berücksichtigt. Dann werden unter der Kontrolle des Reglers bremskrafterzeugende Vorrichtungen für die Räder betätigt, um Bremskräfte oder -drücke derart zu erzeugen, dass sie den entsprechenden Sollwerten nachfolgen. Um die Werte der aktuellen Bremskräfte oder -drücke für die einzelnen Räder in Übereinstimmung mit den zugehörigen Sollwerten zu bringen, werden die aktuellen Werte zu den Eingängen der entsprechenden bremskrafterzeugenden Vorrichtungen zurückgeführt, um so die Eingaben derart zu modifizieren, dass jede Abweichung des aktuellen Wertes von dem zugehörigen Sollwert abgebaut bzw. aufgelöst wird, wie es im Stand der Technik, z. B. aus der
DE 10 03 1 849 A1 bekannt ist (Rückführregelung). Beispiele für Vorrichtungen vom ECB-Typ sind in den japanischen veröffentlichten Patentpublikationen
(JP) mit den Nrn. 2000-247219 und
2002-187537 zu sehen.
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Die
DE 41 14 734 A1 offenbart ein Antiblockierregelsystem mit Schaltkreisen, die fortlaufend eine Druckdifferenz an den beiden individuell geregelten Rädern einer Achse ermitteln, im Falle einer μ-split-Situation einen mittleren Druckaufbaugradienten am Rad mit hohem Druck als eine Funktion der Druckdifferenz variieren, und unmittelbar vor dem Wiedereintritt des Rads mit geringerem Druck („low-Rads”) in einen stabilen Bereich den Bremsdruck am Rad mit höherem Druck („high-Rad”) um einen von der Fahrzeugverzögerung und von der Druckdifferenz abhängigen Wert reduzieren. Somit lässt sich der Entgegenhaltung 3 damit entnehmen, dass einzig die in einem Messkreis auf der Grundlage der Signale einer Ventilsteuerung ermittelte aktuelle Druckdifferenz an den beiden Rädern zu einem Giermomentenbeschränkungsschaltkreis eines Logikblocks zurück geführt wird, dessen Ausgangssignale zu einer Ventilsteuerung geführt werden, die einen Ventilblock ansteuert.
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Die
DE 39 25 828 C2 offenbart ein Antiblockierregelsystem, bei dem eine aktuelle Druckdifferenz der Drücke an den beiden individuell geregelten Räder einer Achse gebildet wird, und der Bremsdruck des Rads mit höherem Druck für den Fall reduziert wird, dass die gebildete aktuelle Druckdifferenz eine vorgegebene Druckdifferenz überschreitet, die abhängig vom Reibwert des Rads mit niedrigerem Druck variiert wird. Die aktuelle Druckdifferenz wird in einem Vergleicher mit der vorgegebenen Druckdifferenz verglichen. Bei der vorgegebenen Druckdifferenz handelt es sich damit um einen Referenzwert für die aktuelle Druckdifferenz, nicht aber um einen Wert, der eine Differenz zwischen Sollwerten für die Bremskräfte der beiden Räder darstellt.
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Des Weiteren offenbart die
DE 19 619 381 A1 eine Vorrichtung vom ECB-Typ gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solches System wird oft als ein brake-by-wire(BBW)-Regelsystem bezeichnet, da eine Anforderung zum Regeln der Bremskräfte durch elektrische Leitungen von einer Eingabevorrichtung, die auf eine Bremsaktion durch einen Fahrer antwortet, beispielsweise einem Bremspedal, an die bremskrafterzeugende Vorrichtungen für die jeweiligen Räder übermittelt wird.
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In praktischen ECB-Systemen weisen die bremskrafterzeugenden Vorrichtungen und/oder Komponenten in einem hydraulischen Kreis eines Bremssystems, die mit diesem zusammenhängen, wie beispielsweise Strömungsmeßventile, Unterschiede in der Eingabe- und Ausgabeantwortcharakteristik innerhalb gewisser Toleranzen auf, die eine präzise Regelung der Bremskraft auf das einzelne Rad und/oder der Bremskraftverteilung behindern. Wie vorstehend erläutert, kann eine Abweichung einer aktuellen Bremskraft oder eines aktuellen Druckwertes für jedes Rad von dem entsprechenden Sollwert, falls vorhanden, durch die Rückführregelung der Bremskraft, die individuell für jedes Rad ausgeführt wird, aufgelöst werden. Dieser Rückführprozeß verläuft jedoch nicht instantan. Bis der aktuelle Wert den Sollwert erreicht, d. h. während eines transienten Zustands, können die Raten der Variation der aktuellen Werte untereinander zwischen den Rädern differieren, abhängig von den Antwortcharakteristiken der Komponenten in dem Bremssystem, was zu unerwünschten Differenzen der Bremskraft oder einer ungewünschten Bremskraftverteilung führen kann. Mit anderen Worten, bei dem Regeln der Bremskraft auf die einzelnen Räder für einen geeigneten Fahrzustand kann die Rückführstrategie bislang nicht die Effekte der Toleranzen während des Übergangszustands eliminieren.
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Dementsprechend kann eine Bremskraftregelvorrichtung für ein Fahrzeug derart verbessert werden, dass sie einen geeigneten Fahrzustand liefert, insbesondere unter den Übergangsbedingungen (während der Variation der Bremskraft) in Verbindung mit den Antwortcharakteristiken der Ein- und Ausgabe der bremskrafterzeugenden Vorrichtungen für die Räder und/oder Komponenten in einem hydraulischen Bremskreis, die damit zusammenhängen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtungen zur Regelung der Bremskräfte eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, die die aktuellen Bremskräfte auf einzelne Räder in Übereinstimmung mit den zugehörigen Sollwerten bringt, dabei aber den Einfluss von Differenzen, selbst innerhalb der vorgegebenen Toleranzen, der Antwortcharakteristiken der bremskrafterzeugenden Vorrichtungen und Komponenten in einem Bremssystem, die damit zusammenhängen, reduziert, die insbesondere während Variationen der Bremskräfte auftreten. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Ein Fahrzeug, das mit einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ausgestattet ist, umfasst wenigstens ein Paar aus linkem und rechtem Rad, ein Bremssystem, das Vorrichtungen zur Erzeugung von Bremskräften auf die entsprechenden Räder umfasst;
wenigstens einen Sensor, der eine Betriebsbedingung bzw. einen Betriebszustand des Fahrzeugs überwacht; und Radsensoren, die die Bremskräfte auf die jeweiligen Räder überwachen und Werte erzeugen, die mit den Bremskräften korrespondieren. Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie einen Bereich zur Bestimmung von Sollwerten umfasst, die mit Sollbremskräften auf die jeweiligen Räder korrespondieren, und zwar in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Fahrzeugs; einen Bereich zum Modifizieren wenigstens eines der Sollwerte basierend auf einer Differenz zwischen den aktuellen Werten der Bremskraft für das linke und rechte Rad und einer Differenz zwischen den Sollwerten der Bremskräfte für das linke und rechte Rad, und einen Bereich zur Betätigung der bremskrafterzeugenden Vorrichtungen basierend auf den modifizierten Sollwerten aufweist.
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Bei der herkömmlichen Regelstrategie mit Rückführung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, wird eine aktuelle Bremskraft oder ein Druckwert für ein Rad nur zu der Eingabe der zugehörigen bremskrafterzeugenden Vorrichtung zurückgeführt. Das heißt, ein Regelprozess zur Betätigung der bremskrafterzeugenden Vorrichtungen für jedes der linken und rechten Räder wird im wesentlichen unabhängig voneinander ausgeführt, so dass die aktuellen Bremskraftwerte der einzelnen Räder aufgrund einer Differenz mit unterschiedlichen Raten variiert werden können, falls eine solche Differenz in den Antwortcharakteristiken der bremskrafterzeugenden Vorrichtungen und/oder der Komponenten in einem Bremssystem, die damit zusammenhängen, für die Räder auftritt. In diesem Fall können sich, selbst wenn dieselben Sollwerte von einem Bereich zur Bestimmung eines Sollwertes in einer Regelvorrichtung ausgegeben werden, die aktuellen Bremskräfte oder Druckwerte für die linken und rechten Räder voneinander unterscheiden, bis beide aktuelle Werte der Räder den Sollwert erreichen, was unerwünschterweise eine Bremskraftbalance zu entweder dem linken oder rechten Rad hin verschiebt.
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Bei der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung wird eine Differenz zwischen den Werten, die mit der aktuellen Bremskraft auf das linke bzw. rechte Rad korrespondieren, zu wenigstens einem der bremskrafterzeugenden Vorrichtungen durch den Bereich zur Modifikation des Sollwertes zurückgeführt, um so eine Differenz der Bremskraft zwischen den Rädern aufgrund einer Differenz in den Antwortcharakteristiken der Komponenten in einem Bremssystem abzubauen, was ein unerwünschtes Ungleichgewicht bzw. eine unerwünschte Unsymmetrie zwischen den Bremskräften vermeidet oder zumindest reduziert. Mit anderen Worten ist eine größere Toleranz bei den Komponenten in einem Bremssystem als früher möglich, was die Kosten bei der Herstellung eines solchen Bremssystems reduziert. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, kann in praxi ein Sollwert für jedes Rad mit einem Korrekturwert modifiziert werden, der für den Sollwert berechnet wird, basierend auf einer Differenz zwischen den Werten, die mit der aktuellen Bremskraft auf das linke bzw. rechte Rad korrespondieren.
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Bei einem hydraulischen Bremssystem können typischerweise die Werte, die mit einer aktuellen Bremskraft korrespondieren und die mit Radsensoren überwacht werden, Bremsdruckwerte in Radzylindern der bremskrafterzeugenden Vorrichtungen für die einzelnen Räder sein (in diesem Fall sind die Radsensoren Radzylinderdrucksensoren). Wie sich für den Durchschnittsfachmann aus vorstehendem ergibt, wird in einem hydraulischen Bremssystem die Annahme als gültig vorausgesetzt, dass eine eins-zueins-Beziehung zwischen dem Bremsdruck und der Bremskraft für die einzelnen Räder besteht und daher die Regelung der Bremskraft durch die Verarbeitung von Bremsdruckwerten ausgeführt werden kann. Alternativ oder in einem nichthydraulischen Bremssystem kann ein Wert einer Bremskraft ein Bremskraftwert oder ein Schlupfverhältnis eines Rades sein, der auf geeignete Weise erfasst oder abgeschätzt wird, wie es im Stand der Technik bekannt ist. In dieser Hinsicht sei angemerkt, dass die Einheit des Sollwerts geeignet entsprechend einem ausgewählten aktuellen Wert bestimmt werden kann. Falls ein überwachter (aktueller) Wert ein Bremsdruckwert ist, kann der zugehörige Sollwert beispielsweise in Druckeinheiten vorgegeben werden.
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Dabei eine Differenz zwischen den aktuellen Bremskräften oder Druckwerten für das linke bzw. rechte Rad ausgewählt, um in einen Bereich in der Regelvorrichtung zur Steuerung der bremskrafterzeugenden Vorrichtungen zurückgeführt zu werden, während sie mit einem geeigneten Rückführfaktor multipliziert wird.
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Die Modifikation der Sollwerte kann für nur das linke oder nur das rechte Rad oder für beide Räder ausgeführt werden. Falls nur einer der Sollwerte modifiziert wird, wird der andere der Sollwerte intakt bzw. unverändert in den zugehörigen Bereich der Regelvorrichtung zur Steuerung der bremskrafterzeugenden Vorrichtung eingegeben. In diesem Fall wird vorzugsweise der Sollwert derjenigen Seite modifiziert, die die Komponenten aufweist, welche eine langsamere Antwortcharakteristik aufweisen, was zu einer relativ raschen Korrektur der Differenz der Bremskräfte führt. Auf der anderen Seite kann, falls beide Sollwerte modifiziert werden, der Betrag der Korrektur für die Sollwerte für jedes Rad relativ klein gemacht werden, was vorteilhaft für die Stabilität im Betrieb der Regelvorrichtung ist. Entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung kann der Fachmann auswählen, ob nur einer der Sollwerte modifiziert wird oder ob beide Sollwerte modifiziert werden, wobei der maximal zulässige Betrag an Rückführung (bestimmt mit einer Rückführverstärkung) und die Anforderung einer Korrektur der Bremskraftdisbalance, d. h. der Größe der Toleranzen der Komponenten in einem Bremssystem, berücksichtigt werden.
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Wie es im Stand der Technik wohlbekannt ist, können in einem ECB-System Bremskraftwerte für einzelne Räder vorteilhafterweise als unterschiedliche Werte angesetzt sein, um eine geeignete Bremskraftbalance zwischen dem linken und rechten Rad zur Verfügung zu stellen, was den Fahrer eines Fahrzeuges beim Fahren unterstützt. Es sollte vermieden werden, dass solch eine beabsichtigte Differenz der Bremskräfte zwischen dem linken bzw. rechten Rad durch eine übermäßige Rückführung einer Differenz zwischen den aktuellen Bremskräften auf das linke bzw. rechte Rad aufgehoben wird.
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Somit ist bei einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung der Bereich zur Modifizierung der Sollwerte derart ausgebildet sein, dass wenigstens einer von den Sollwerten basierend auf einer Differenz zwischen den Sollwerten für das linke und rechte Rad ebenso wie auf der Differenz zwischen dem aktuellen Wert der Bremskraft für das linke und rechte Rad modifiziert wird, um so die Erzeugung einer beabsichtigten Balance zwischen den Bremskräften sicherzustellen (dementsprechend wird in diesem Fall der Korrekturwert, der zur Modifikation des bzw. der Sollwerte verwendet wird, basierend auf der Differenz zwischen den aktuellen Werten und der Differenz zwischen den Sollwerten berechnet). Mit anderen Worten, die Rückführung der Differenz zwischen den aktuellen Werten wird basierend auf der beabsichtigten Balance zwischen den Bremskräften modifiziert, um derart eine Abweichung der aktuellen Bremskraftbalance von der beabsichtigten Bremskraftbalance zu verringern bzw. aufzuheben.
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Es ist wichtig, anzumerken, dass die Verwendung einer Differenz zwischen Sollwerten bei der Verarbeitung es ermöglicht, dass die erfindungsgemäße Rückführstrategie unabhängig davon funktioniert, ob eine Balance der Bremskräfte für einen geeigneten Fahrzustand beabsichtigt ist oder nicht. Ohne eine Differenz zwischen den Sollwerten ist die erfindungsgemäße Rückführstrategie für ein System weniger nützlich, bei dem eine Balance der Bremskräfte absichtlich eingestellt wird, da es schwierig ist, die Abweichung einer aktuellen Bremskraftbalance von einer beabsichtigten Bremskraftbalance abzuschätzen. In diesem Fall ist es, wenn die Sollwerte für das linke bzw. rechte Rad voneinander abweichen, erforderlich, die erfindungsgemäße Rückführregelung zu unterbrechen. Für ein Bremssystem eines Typs, bei dem stets derselbe Bremsdruck auf das linke und rechte Rad aufgebracht wird, ist natürlich die erfindungsgemäße Rückführstrategie nützlich, ohne eine Differenz zwischen den Sollwerten zu verwenden.
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Dabei wird für eine Differenz zwischen den Sollwerten für das linke und rechte Rad eine Differenz der Sollwerte ausgewählt, die von der Differenz zwischen den aktuellen Bremskräften oder Druckwerten subtrahiert wird, und der sich ergebende Wert wird zu den bremskrafterzeugenden Vorrichtungen zurückgeführt, während er mit einer negativen Rückführverstärkung multipliziert wird. Alternativ kann zunächst eine Abweichung eines aktuellen Wertes von dem entsprechenden Sollwert für jedes Rad einzeln bestimmt werden, und die Differenz der Abweichungen zwischen den Rädern kann zu den einzelnen bremskrafterzeugenden Vorrichtungen rückgeführt werden. Anstelle einer solchen Differenz von Sollwerten kann ein Verhältnis der Sollwerte zur Modifikation der Rückführbeträge verwendet werden.
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In einem Fahrzeug mit vier (oder mehr) Rädern kann die erfindungsgemäße Rückführstrategie, wie sie vorstehend beschrieben wurde, für jedes der Paare von Vorderrädern bzw. Hinterrädern durchgeführt werden.
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In diesem Zusammenhang wird eine Bremskraftverteilung unter den vorderen Rädern und den hinteren Rädern bei einem Fahrzeug mit vier Rädern allgemein derart geregelt, dass sie zu den vorderen Rädern hin verschoben ist. Während des Bremsens eines Fahrzeugs mit vier Rädern ist es wahrscheinlich, dass ein hinteres Rad aufgrund der Verringerung seines Reibungskreises durch den Lastwechsel des Fahrzeugs nach vorne blockiert. Das Blockieren eines hinteren Rades vor einem vorderen Rad induziert eine wesentliche Verschlechterung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs, wie eine Störung in der Lage und/oder ein Schleudern des Fahrzeugs. Somit wird, um das Blockieren eines hinteren Rades vor einem vorderen Rad zu vermeiden, die Verteilung der Bremskraft wie beschrieben geregelt.
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In einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung werden Sollwerte derart vorgegeben, dass eine Verteilung der Bremskräfte zu den vorderen Rädern hin verschoben ist. Jedoch würde die Rückführung einer Differenz zwischen den aktuellen Werten der Bremskräfte auf das linke bzw. rechte Rad und einer Differenz zwischen den zugehörigen Sollwerten eine aktuelle Bremskraftverteilung unter den vorderen und hinteren Rädern von einer geeigneten oder beabsichtigten Verteilung abweichen lassen. Dies kommt daher, dass, wie vorstehend beschrieben, Sollwerte modifiziert werden, um jedwede nichtbeabsichtigte Balance der aktuellen Bremskräfte aufzuheben, bevor sie an den Bereich zur Steuerung der bremskrafterzeugenden Vorrichtungen eingegeben werden. Somit kann die erfindungsgemäße Rückführstrategie, um eine solche Abweichung einer Bremskraftverteilung unter den vorderen und hinteren Rädern zu vermeiden, weiterhin derart modifiziert sein, dass sie eine beabsichtigte Verteilung beibehält.
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Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Regelvorrichtung weiterhin einen Bereich zur Bestimmung eines aktuellen Verhältnisses der Verteilung der Bremskraft unter den vorderen und hinteren Radpaaren und eines Verhältnisses der Verteilung von Sollbremskräften unter den vorderen und hinteren Radpaaren umfassen, wobei der Bereich zur Modifizierung der Sollwerte den wenigstens einen der Sollwerte basierend auf den aktuellen und den Sollverhältnissen der Verteilung der Bremskraft derart modifiziert, dass das aktuelle Verhältnis nahe an das Sollverhältnis gebracht wird, und zwar zusammen mit der Modifikation zum Aufheben der nichtbeabsichtigten Bremskraftbalance zwischen linkem bzw. rechtem Rad. Wenn ein aktuelles Verhältnis der Verteilung der Bremskraft unter vorderen und hinteren Rädern mehr zu den hinteren Rädern verlagert ist, verglichen mit dem zugehörigen Sollverhältnis, wird der wenigstens eine der Sollwerte derart modifiziert, dass ein Verhältnis der Summe der modifizierten Sollwerte für die vorderen Räder zu der Summe der modifizierten Sollwerte für die hinteren Räder vergrößert wird, verglichen mit einem Verhältnis der Summe der Sollwerte für die vorderen Räder zu der Summe der Sollwerte für die hinteren Räder. Auf der anderen Seite wird, wenn das aktuelle Verhältnis der Verteilung der Bremskräfte mehr zu den vorderen Rädern verschoben ist als das Sollverhältnis der Verteilung der Bremskräfte, der wenigstens eine der Sollwerte derart modifiziert, dass ein Verhältnis der Summe der modifizierten Sollwerte für die vorderen Räder zu der Summe der modifizierten Sollwerte für die hinteren Räder verringert wird, verglichen mit einem Verhältnis der Summe der Sollwerte für die vorderen Räder zu der Summe der Sollwerte für die hinteren Räder. Mit anderen Worten, wenn die aktuelle Verteilung der Bremskräfte unter den vorderen und den hinteren Rädern mehr zu den hinteren Rädern verschoben ist als die beabsichtigte, werden die Sollwerte derart modifiziert, dass sie sich für die vorderen Räder vergrößern und/oder für die hinteren Räder verringern. Und, wenn die aktuelle Verteilung der Bremskräfte mehr zu den vorderen Rädern verschoben ist, werden die Sollwerte derart modifiziert, dass sie sich für die vorderen Räder verringern und/oder für die hinteren Räder vergrößern. Dementsprechend wird eine Abweichung der aktuellen Verteilung der Bremskräfte von der beabsichtigten Verteilung durch die Modifikation der Sollwerte reduziert bzw. aufgehoben.
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Der Betrag der Modifikation kann in den Sollwerten entsprechend einer Abweichung des Verhältnisses der Verteilung der Bremskräfte der aktuellen Bremskräfte von dem Sollverhältnis (vor der Modifikation) variiert werden, was zu einer raschen, jedoch nicht übermäßigen Korrektur der Verteilung der Bremskräfte führt. Es sei auch angemerkt, dass zur Verringerung bzw. Aufheben einer Abweichung eines Verhältnisses der Verteilung der Bremskräfte nicht alle Sollwerte modifiziert werden müssen. Bei einer Ausführung der Erfindung kann die Modifikation eines Satzes von Sollwerten in Verbindung mit der Verteilung der Bremskräfte unter den vorderen und hinteren Rädern dadurch erzielt werden, dass eine Verstärkung für die Rückführung einer Differenz zwischen den aktuellen Werten der Bremskräfte und/oder einer Differenz zwischen den zugehörigen Sollwerten variiert wird, die in jedem der Prozesse der Modifikation der Sollwerte für die vorderen und hinteren Räder verwendet wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt:
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1A ein schematisches Diagramm eines hydraulischen Kreises in einer Bremskraftregelvorrichtung für ein Fahrzeug mit vier Rädern gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung;
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1B ein schematisches Diagramm eines elektronischen Reglers einer Bremskraftregelvorrichtung zur Steuerung der Komponenten in dem in 1A gezeigten hydraulischen Kreis;
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2 ein Regelblockdiagramm der ersten Ausführung der Erfindung;
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3 ein Beispiel eines Flussdiagramms, das in einer Bremskraftregelvorrichtung gemäß der ersten Ausführung der Erfindung abgearbeitet wird;
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4A eine Karte einer ersten Sollverzögerung Gpt vs. einen durchschnittlichen Hauptzylinderdruck Pma, die zur Bestimmung von Sollwerten verwendet wird;
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4B eine Karte einer zweiten Sollverzögerung Gst vs. einen Betätigungshub St, die zur Bestimmung von Sollwerten verwendet wird;
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4C eine Karte einer Gewichtung α für die endgültige Sollverzögerung vs. die endgültige Sollverzögerung in dem vorgehenden Zyklus, die zur Bestimmung von Sollwerten verwendet wird;
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5 ein Beispiel eines Flussdiagramms, das in einer Bremskraftregelvorrichtung gemäß der zweiten Ausführung der Erfindung verwendet wird;
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6A eine Karte einer Rückführverstärkung K1 vs. die Abweichung des Bremskraftverhältnisses für die vorderen Räder zu den hinteren Rädern; und
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6B eine Karte von Parametern für Rückführverstärkungen K3fo, K3ro vs. die Abweichung des Bremskraftverhältnisses für die vorderen Räder zu den hinteren Rädern.
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Im folgenden werden verschiedene bevorzugte Ausführungen einer Bremskraftregelvorrichtung für ein Fahrzeug näher erläutert, die eine neuartige Rückführstrategie gemäß der Erfindung verwendet, und zwar in Zusammenhang mit einem hydraulischen ECB-System. Es sei jedoch angemerkt, dass die Erfindung ebenfalls bei einem Bremssystem eines anderen Typs verwendet werden kann, wie beispielsweise einem elektromagnetischen Bremssystem. Darüber hinaus kann, während das dargestellte System ein hydraulisches brake-by-wire-System ist, bei dem ein Hauptzylinder hydraulisch von einem Radzylinder isoliert ist (in einem Modus der Regelung der Bremskraft), die Erfindung auch in einem Bremssystem verwendet werden, bei dem ein Hauptzylinderdruck hydraulisch an Radzylinder übertragen wird. Zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Rückführregelung wird vorzugsweise die Bremskraft für jedes Rad so geregelt, dass sie in Übereinstimmung mit dem zugehörigen Sollwert kommt, und zwar durch eine herkömmliche Servo- oder Rückführregelung. Jedoch kann die Regelung der Bremskraft für die einzelnen Räder auch eine Steuerung sein.
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Hydraulisches ECB-System
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1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Bremssystems, bei dem eine Ausführung einer Regelungsvorrichtung implementiert ist, um die Bremskräfte auf die einzelnen Räder zu regeln, und zwar entsprechend der Erfindung, wobei das Bremssystem einen hydraulischen Kreis 10 umfasst (1A), der einen Druck an jeden von den Radzylindern 22i (i = FL, FR, RL, RR = vorderes linkes, vorderes rechtes, hinteres linkes bzw. hinteres rechtes Rad) in bremskrafterzeugenden Vorrichtungen liefert, die für die jeweiligen Räder vorgesehen sind (nicht dargestellt); eine Anforderungseingabevorrichtung, welche ein Bremspedal 12 umfasst, einen Hauptzylinder 14 etc.; und einen elektronischen Regler 78 (1B), der die Ströme des Bremsfluids in dem hydraulischen Kreis steuert bzw. regelt, indem er magnetisch betätigte Ventile und andere Komponenten darin betätigt.
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Das dargestellte System ist ein teilweises brake-by-wire-System. Das heißt, wenn die Regelung einer Bremskraft auf die einzelnen Räder nicht ausgeführt wird, werden die Radzylinder für die vorderen Räder 22FL, FR hydraulisch mit dem Druck in der ersten bzw. zweiten Hauptzylinderkammer 14A, B in dem Hauptzylinder 14 (Hauptzylinderdruck) über normalerweise geöffnete magnetisch betätigte Ventile 24L bzw. R versorgt, die zwei Stellungen (geöffnet und geschlossen) einnehmen können, wie in 1A gezeigt. In diesem Modus, d. h. einem nicht kontrollierten Modus, ändert sich die Bremskraft auf die vorderen Räder einfach als Antwort auf ein Herabdrücken eines Bremspedals durch die Variation des Hauptzylinderdrucks. Dieser nicht kontrollierte Modus fungiert als Rückfallsystem, beispielsweise falls irgendein Fehler in den elektronisch gesteuerten Komponenten, wie nachfolgend noch genauer beschrieben, auftritt, wobei dieser Modus nicht für die erfindungsgemäße Rückführstrategie relevant ist.
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In dem Regelungsmodus sind die magnetisch betätigten Ventile 24 geschlossen, um die Radzylinder 22FL, FR von dem Hauptzylinder 14 zu isolieren, so dass das System als ein brake-by-wire-System arbeitet. Wie in 1A gezeigt, ist jeder Radzylinder 22i hydraulisch zwischen einer Ölpumpe 36, die von einem Motor 34 angetrieben wird, und einem Ölreservoir 30 über ein Paar von normalerweise geschlossenen magnetisch betätigten strömungsregulierenden Ventilen 50i bzw. 60i (i = FL, FR, RL, RR) verbunden. Die Drücke in jedem der Radzylinder 22i werden individuell eingestellt, indem die strömungsregulierenden Ventile 50i (druckerhöhende Ventile) und 60i (druckreduzierende Ventile) betätigt werden. Unter der Regelung des elektronischen Reglers reguliert das druckerhöhende Ventil 50i die Strömung des Fluids, das durch die Ölpumpe 36, die von dem Motor 34 angetrieben wird, mit Druck beaufschlagt wird und das in den zugehörigen Radzylinder 22i geliefert wird, und das druckreduzierende Ventil 60i reguliert die Strömung, die von dem Radzylinder zu dem Ölreservoir 30 abgeführt wird. Aktuelle Drücke in den Radzylindern 22i werden mit entsprechenden Radzylinderdrucksensoren 74i (i = FL, FR, RL, RR) überwacht. Es sei angemerkt, dass in dem gezeigten System Bremsdrücke der einzelnen Räder als monoton mit den zugehörigen Bremskräften auf die jeweiligen Räder korrespondierend betrachtet werden, so dass eine Bremskraft auf jedem Rad geregelt werden kann, indem der Bremsdruck in dem zugehörigen Radzylinder verwendet wird.
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Zwischen dem Auslass der Pumpe und den druckerhöhenden Ventilen 50i ist ein Akkumulator zum Speichern von mit Druck beaufschlagtem Bremsfluid vorgesehen, das von der Pumpe abgeführt wird, um den Druck stromaufwärts von den strömungsregulierenden Ventilen 50i zu stabilisieren. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist der Einlass und der Auslass der Pumpe mittels eines Sicherheits- bzw. Entspannungsventils verbunden, das sich öffnet, wenn der Druck in dem Akkumulator einen Referenzwert übersteigt, wodurch Fluid von dem Auslass zu dem Einlass der Pumpe zurückgeführt wird.
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Wie bereits erläutert, ist das dargestellte System ein brake-by-wire-System. Somit fungiert in dem Kontrollmodus der Hauptzylinder 14 als eine Vorrichtung zur Eingabe der Anforderung durch einen Fahrer, um eine Bremsaktion, d. h. ein Herunterdrücken des Bremspedals 12 durch einen Fahrer in ein elektrisches Signal für den elektronischen Regler umzuwandeln. Der exemplarische Hauptzylinder 14 ist derart ausgelegt, dass er einen Trockenhubsimulator 16 umfasst, der zwischen dem Bremspedal 12 und dem Hauptzylinder 14 angeordnet ist, und einen Nasshubsimulator 28, der hydraulisch mit dem Hauptzylinder 14 über ein magnetisch betätigtes Ventil 26, das zwei Stellungen (geöffnet und geschlossen) einnehmen kann und das normalerweise geschlossen, jedoch in dem Kontrollmodus bzw. Regel geöffnet ist, verbunden ist, und eine Antwort eines Bremspedals und eines Hauptzylinderdruckes eines herkömmlichen hydraulischen Bremssystems simuliert. Die Drücke in den Kammern des Hauptzylinders, die mit Hauptzylindersensoren 66 bzw. 68 überwacht werden, und der Hub in dem Simulator 16, der mit einem Hubsimulator 70 überwacht wird, werden in dem elektronischen Regler 78 verwendet, um Sollwerte für die Bremskraft auf die einzelnen Räder zu bestimmen, wie nachfolgend im Detail beschrieben.
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Wie in 1B gezeigt, umfasst der elektronische Regler 78 einen Mikrocomputer 80, der ein Mikrocomputer nach dem Stand der Technik sein kann, welcher eine zentrale Recheneinheit, einen schreibgeschützten Speicher, einen Speicher für wahlfreien Zugriff, Eingabe- und Ausgabeanschlüsse und einen gemeinsamen Bus umfasst, welcher diese Elemente verbindet (nicht dargestellt). Durch geeignete Schnittstellen (nicht dargestellt) erhält der Mikrocomputer 80 Signale der Hauptzylinderdrücke Pm1, Pm2 von den Hauptzylinderdrucksensoren 66, 68; ein Signal des Hubes St des Bremspedals 12 von dem Hubsensor 70; ein Signal des Akkumulatordruckes Pa von einem Akkumulatordrucksensor 72 und Signale der Radzylinderdrücke Pbi von den Radzylinderdrucksensoren 74i. Dann bestimmt, basierend auf diesen Signalen, der Mikrocomputer 80 Sollwerte (Sollbremsdruckwerte Pti bei der vorliegenden Ausführung) für die einzelnen Räder; modifiziert einen Satz von Sollwerten in einen Satz von modifizierten Sollwerten; und betätigt die Ventile, Pumpen und dergleichen durch eine Steuerschaltvorrichtung 82 entsprechend einem Regelablauf, der die erfindungsgemäße Rückführstrategie umfasst, und zugehörigen Daten, die in dem Mikrocomputer gespeichert sind, wie nachfolgend beschrieben. Optional, nicht in den Zeichnungen dargestellt, können andere Signale, welche den Betriebszustand des Fahrzeugs kennzeichnen, wie etwa Radgeschwindigkeiten, die Geschwindigkeit, Beschleunigung und Gierrate der Fahrzeugkarosserie oder dergleichen, in den Mikrocomputer eingegeben werden, um Sollwerte für die einzelnen Räder zu bestimmen, um eine geeignete Regelung des Fahrzeugverhaltens zu erzielen, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Es sei angemerkt, dass 1A einen Zustand in dem nichtgeregelten Modus zeigt, bei dem alle Komponenten, die in dem hydraulischen Kreis elektrisch gesteuert werden, nicht aktiviert sind: Die magnetisch betätigten Ventile 24L, R sind geöffnet, und somit wird die Bremskraft oder der Druck der vorderen Räder hydraulisch mittels des Hauptzylinders geregelt. In dem Regelmodus sind die Ventile 24L, R geschlossen und die Pumpe wird betrieben. Dann wird das Öffnen von jedem der strömungsregulierenden Ventile 50i und 60i individuell mittels des elektrischen Reglers durch die Steuerschaltung 82 reguliert, so dass die Bremskraft auf die einzelnen Räder unabhängig voneinander eingestellt werden kann, was eine Regelung der Balance der Bremskräfte zwischen dem linken und rechten Rad und der Verteilung der Bremskräfte zwischen vorderen und hinteren Rädern gestattet.
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In dem hydraulischen ECB-System, wie es hier dargestellt ist, weisen die strömungsregulierenden Ventile 50i und 60i unterschiedliche Eingabe- und Ausgabeantwortcharakteristiken innerhalb eines Toleranzbereichs auf. Somit können sich die Strömungsraten des Bremsfluids, welches durch die Ventile strömt, untereinander unterscheiden, selbst falls dieselbe Anregung oder derselbe Steuerstrom an die Magnetspulen angelegt ist. In dieser Hinsicht wird der Bremsdruck Pbi in jedem Radzylinder servogeregelt und daher werden selbst, falls eine Differenz in den Antwortcharakteristiken bei den Ventilen auftritt, die Bremsdrücke Pbi für die einzelnen Räder schließlich in Übereinstimmung mit den zugehörigen Sollwerten Pti gebracht, und zwar durch die Servoregelung des Bremsdruckes für jedes Rad.
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Bevor ein aktueller Bremsdruckwert seinen Sollwert erreicht, können die instantanen bzw. momentanen Bremsdruckwerte Pbi sich jedoch voneinander unterscheiden, und zwar aufgrund des Unterschiedes in den Antwortcharakteristiken der Ventile, selbst wenn dieselben Sollwerte für die Räder ausgegeben werden. Dies resultiert daher, dass die individuelle Rückführregelung für jedes Rad nur den zugehörigen Sollwert verwendet. Die Unterschiede der Strömungsraten durch die Ventile und/oder die Unterschiede der Antwortraten auf eine Eingabe links bzw. rechts führen zu transienten unbeabsichtigten Unterschieden oder Disbalancen in den Bremskräften, was eine Verschlechterung der Stabilität des Verhaltens des Fahrzeugs verursacht. Das heißt, eine herkömmliche Rückführstrategie liefert erfolgreich eine geeignete oder beabsichtigte Balance der Bremskräfte in einem eingeschwungenen Zustand, jedoch nicht unter transienten Bedingungen bzw. während der Einregelphase.
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Die erfindungsgemäße Rückführstrategie, wie sie nachfolgend beschrieben wird, kann eine geeignete oder beabsichtigte Balance der Bremskräfte selbst unter transienten Bedingungen bei Variationen der Bremskräfte liefern.
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Nachfolgend wird die Regelung mit der erfindungsgemäßen Rückführstrategie als eine ”Kommunikationsregelung” bezeichnet, da die Regelungen der Bremskräfte für die einzelnen Räder wechselseitig durch die erfindungsgemäße Rückführung einer Differenz zwischen der Bremskraft oder des Druckwertes des linken bzw. rechten Rades kommuniziert werden. In anderen Worten, Regelsysteme für die einzelnen Räder tauschen Informationen der aktuellen Bremskraft untereinander durch die erfindungsgemäße Rückführstrategie aus.
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Kommunikationsregelung zwischen linkem und rechtem Rad
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2A zeigt ein Regelblockdiagramm gemäß einer ersten Ausführung der Kommunikationsregelung für ein Paar aus linkem und rechtem Rad gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführung wird die Kommunikationsregelung für die vorderen und hinteren Räder unabhängig voneinander auf dieselbe Weise ausgeführt. Somit wird zunächst die Regelung für ein Paar Räder im folgenden näher erläutert.
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Wie man aus dem Diagramm ersieht, werden Sollwerte Ptl, Ptr für das linke bzw. rechte Rad, die in einem geeigneten Prozess bestimmt werden können, wie er im Stand der Technik bekannt ist, an die entsprechenden Servoregelblöcke 101L bzw. R über die zugehörigen Summierer 102L bzw. R eingegeben. Die Servoregelblöcke 101L bzw. R, die aktuelle Bremsdruckwerte für das linke bzw. rechte Rad Pbl bzw. Pbr ausgeben, können von einem aus dem Stand der Technik bekannten Typ sein, die unabhängig voneinander arbeiten, beispielsweise bei denen eine Abweichung eines aktuellen Bremsdruckes von seinem Sollwert an die Eingabe des Servosystems zurückgeführt wird (obwohl aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnungen nicht dargestellt, wird jeder Sollwert Ptl bzw. Ptr direkt an den zugehörigen Servoblock 101L bzw. R für den individuellen Rückführprozeß zurückgeführt). Bei der Kommunikationsregelung, wie sie hier gezeigt wird, werden darüber hinaus die Differenz zwischen dem aktuellen linken und rechten Wert Pbl, Pbr und die Differenz zwischen den Sollwerten Ptl, Ptr an die Servoregelblöcke 101L, R über die Summierer 102L bzw. R zurückgeführt.
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Genauer gesagt werden zunächst die Differenz zwischen dem aktuellen linken und rechten Wert: ΔPb = Pbl – Pbr (an einem Summierer 103) und die Differenz zwischen dem linken und rechten Sollwert: ΔPt = Ptl – Ptr (an einem Summierer 104) berechnet. Sodann wird die Differenz ΔPd = ΔPb – ΔPt (an einem Summierer 105) in die Summierer 102L bzw. R hinzuaddiert, während sie mit der zugehörigen Rückführverstärkung K1l = –K1 bzw. K1r = K1 (an einem Multiplizierer 106) multipliziert wird. Somit werden die Eingaben der Servoregelblöcke wie folgt modifiziert: Ptl + ΔPcl = Ptl – K1·ΔPd
= Ptl – K1·(ΔPb – ΔPt) [für linkes Rad] (1a) Ptr + ΔPcr = Ptr + K1·ΔPd
= Ptr + K1·(ΔPb – ΔPt) [für rechtes Rad] (1b) wobei ΔPcl bzw. ΔPcr Korrekturwerte für das linke bzw. rechte Rad sind. Die Rückführverstärkung K1 kann eine positive Konstante ungleich Null zwischen 0 und 0,5 sein, welche experimentell oder theoretisch bestimmt werden kann. Für die Rückführverstärkungen können für das linke und das rechte Rad unterschiedliche Werte verwendet werden (K1l ≠ –K1r (vergleiche auch die nachfolgend beschriebene zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung).
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Falls dementsprechend beispielsweise der aktuelle Wert für das linke Rad größer ist als derjenige für das rechte Rad (ΔPd > 0), werden der linke und rechte Sollwert modifiziert, so dass sie sich vergrößern bzw. verkleinern, so dass eine ungewollte Differenz zwischen den Sollwerten, falls eine solche auftritt, reduziert oder aufgehoben werden kann. Der Grund für das Subtrahieren von ΔPt ist es, ein Zu-Null-Machen irgendeiner beabsichtigten Differenz zwischen dem linken und rechten Rad zu vermeiden, wie sie beispielsweise in einem Regelprozess auftreten kann, während sich das Fahrzeug dreht bzw. eine Kurve fährt.
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Mit anderen Worten, die obigen Ausdrücke (1a, b) äquivalent zu den folgenden Ausdrücken: Ptl – K1·{(Pbl – Ptl) – (Pbr – Ptr)} [für linkes Rad] (1a)' Ptr + K1·{(Pbl – Ptl) – (Pbr – Ptr)} [für rechtes Rad] (1b)'
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Somit ergibt es sich, dass in dieser Kommunikationsregelung die Differenz zwischen den Abweichungen links und rechts der aktuellen Werte von den zugehörigen Sollwerten reduziert oder aufgehoben wird, wobei eine unerwünschte Differenz der Bremskräfte zwischen dem linken und rechten Rad korrigiert wird, welche durch das Zulassen einer Differenz in den Antwortcharakteristiken der strömungsregulierenden Ventile innerhalb eines Toleranzbereiches resultiert.
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Es sei angemerkt, dass die oben erläuterte Rückführung bei Fehlen einer ungewollten Balance der Bremskräfte verschwindet, das heißt, wenn die Differenz zwischen der linken und rechten Abweichung der aktuellen Werte von den zugehörigen Sollwerten verschwindet.
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In einem System, bei dem die Sollwerte für das linke und rechte Rad stets identisch sind, wird der Term ΔPt nicht benötigt. Somit ergeben sich ΔPcl bzw. ΔPcr zu: ΔPcl = –K1·ΔPb [für linkes Rad] (2a) ΔPcr = +K1·ΔPb [für rechtes Rad] (2a)
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Darüber hinaus werden, falls die Kommunikationsregelung nur ausgeführt wird, wenn ein Fahrzeug auf einer geraden Strecke fährt, oder falls die Kommunikationsregelung nicht ausgeführt werden soll, während das Fahrzeug eine Kurve fährt bzw. sich dreht, ΔPcl bzw. ΔPcr nur gemäß (2a, 2b) gesetzt, wenn die Sollwerte für das linke und rechte Rad identisch sind, und andernfalls können ΔPcl bzw. ΔPcr zu Null gesetzt werden.
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In einem System, bei dem eine Differenz zwischen Sollwerten nicht an die Servoregelblöcke zurückgeführt wird, wird die Berechnung von ΔPcl bzw. ΔPcr gemäß (2a, 2b) nur ausgeführt, wenn gilt Ptl = Ptr. Wenn Ptl ≠ Ptr ist, können ΔPcl bzw. ΔPcr in dem vorhergehenden Zyklus verwendet werden.
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Bei der oben erläuterten Kommunikationsregelung können ΔPcl bzw. ΔPcr basierend auf einem Verhältnis der aktuellen Bremsdruckwerte Pbl/Pbr und/oder einem Verhältnis der aktuellen Sollwerte Ptl/Ptr bestimmt werden. In diesem Fall kann für ΔPcl bzw. ΔPcr gewählt werden: ΔPcl = –K2·Ptl·log (Pbl/Pbr·Ptr/Ptl) (3a) ΔPcr = +K2·Ptr·log (Pbl/Pbr·Ptr/Ptl) (3b), wobei K2 eine Rückführverstärkung ist.
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Darüber hinaus kann, falls die Differenz zwischen den Sollwerten nicht verwendet wird, gewählt werden: ΔPcl = –K2·Ptl·log (Pbl/Pbr) (4a) ΔPcr = +K2·Ptr·log (Pbl/Pbr) (4b)
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Die Rückführverstärkung K2 ist eine positive Konstante ungleich Null zwischen 0 und 0,5, welche experimentell oder theoretisch bestimmt werden kann.
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Wie in Verbindung mit 1B nur kurz erläutert, wird der oben erläuterte Prozess der Kommunikationsregelung in dem elektronischen Regler 78 mit einer rekursiven Regelroutine ausgeführt, die darin programmiert ist. Nachfolgend wird anhand von 3 der Betrieb dieser Ausführung der erfindungsgemäßen Bremskraftregelvorrichtung näher erläutert. Die Regelung gemäß einer Regelungsroutine, welche in 3 gezeigt ist, wird durch das Schließen eines Zündschalters (nicht dargestellt) gestartet und mit einer Zykluszeit, wie beispielsweise mehreren Millisekunden, zyklisch wiederholt, solange das Fahrzeug betrieben wird.
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Zunächst werden in Schritt 10 die Signale, welche in 1B gezeigt sind, und Daten und/oder Parameter, welche in den folgenden Schritten benötigt werden, einschließlich derjenigen für die Berechnung der Sollwerte, eingelesen.
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In Schritt
20 werden Sollwerte Pti für das vordere linke und rechte Rad und das hintere linke und rechte Rad in einer geeigneten Weise bestimmt, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Beispielsweise können Sollbremsdruckwerte wie folgt erhalten werden: Zunächst wird eine erste Sollverzögerung Gpt eines Fahrzeugs bestimmt, indem eine Karte verwendet wird, wie sie in
4A gezeigt ist, basierend auf einem Durchschnittswert Pma der Drücke Pm1 und Pm2 in dem Hauptzylinder; und eine zweite Sollverzögerung Gst des Fahrzeugs wird bestimmt, indem eine Karte verwendet wird, wie sie in
4B gezeigt ist, basierend auf dem Hub bzw. dem Niederdrücken des Bremspedals St. Dann wird eine endgültige Sollverzögerung Gft wie folgt berechnet:
Gft = Gpt + α·Gst, wobei α ein Gewichtungsfaktor für den zweiten Sollwert ist, der bestimmt wird, indem eine Karte verwendet wird, wie sie in
4C gezeigt ist, basierend auf der endgültigen Verzögerung Gft in dem vorhergehenden Zyklus (wie sich aus der Karte ergibt, verringert sich α von 0,6, wenn Gft sich vergrößert; für weitere Details wird diesbezüglich vollinhaltlich Bezug auf die oben erwähnte
JP 2002-187537 genommen). Der sich ergebende Wert Gft ist ein simulierter Wert einer Verzögerung, die von dem Fahrer des Fahrzeugs durch ein Herunterdrücken des Bremspedals angefordert wird. Dann werden, basierend auf dem sich ergebenden Wert Gft, die Sollwerte Pti für die einzelnen Räder bestimmt. Bei diesem Prozess der Bestimmung können unterschiedliche Solldruckwerte für die einzelnen Räder bestimmt werden, um so eine geeignete Balance der Bremskräfte zur Stabilisierung eines Fahrzeugs bzw. dessen Fahrverhaltens zu realisieren, wobei Parameter verwendet werden, die ein aktuelles Fahrzeugverhalten kennzeichnen, wie beispielsweise aktuelle longitudinale und/oder laterale Verzögerungen, eine Gierrate oder dergleichen.
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Dann werden in Schritt 30 Korrekturwerte für die einzelnen Räder ΔPcfl, ΔPcfr, ΔPcrl und ΔPcrr entsprechend der Kommunikationsregelung wie erläutert bestimmt, beispielsweise wie folgt: ΔPcfl = –K1·{(Pbfl – Ptfl) – (Pbfr – Ptfr)}
ΔPcfr = K1·{(Pbfl – Ptfl) – (Pbfr – Ptfr)}
ΔPcrl = –K1·{(Pbrl – Ptrl) – (Pbrr – Ptrr)}, und
ΔPcrr = K1·{(Pbrl – Ptrl) – (Pbrr – Ptrr)} (5)
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ΔPci kann berechnet werden, wie in den Gleichungen (2a, b)–(4a, b) gezeigt. Es sei angemerkt, dass die Rückführverstärkungen für die vorderen und hinteren Räder sich voneinander unterscheiden können. Vergleiche hierzu eine nachfolgend beschriebene zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Dann werden in Schritt 40 die Sollwerte Pti modifiziert, indem die zugehörigen Korrekturwerte ΔPci zu diesen hinzuaddiert werden, wie Pti' = Pti + ΔPci.
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In Schritt 50 werden basierend auf den sich ergebenden modifizierten Sollwerten Pti' die strömungsregulierenden Ventile 50i und 60i angesteuert. Es sei angemerkt, dass die sich ergebenden modifizierten Sollwerte Pti' als die Eingaben der zugehörigen Servoblöcke verwendet werden, wie in 2 dargestellt. Somit werden die modifizierten Sollwerte noch weiter durch den Rückführprozeß für die einzelnen Räder modifiziert, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Dann werden Werte für die Erregungsströme, die in dem elektronischen Regler bestimmt werden, durch die Steuerschaltungen 82 zur Betätigung der einzelnen magnetisch betätigten Ventile ausgegeben. Anschließend springt die Regelroutine zum Start zurück.
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Während in dem oben erläuterten Regelungsprozess Sollbremsdruckwerte auf gegenüberliegenden Seiten modifiziert werden, ist es möglich, nur Sollwerte auf der einen Seite zu modifizieren, die eine langsamere Antwortcharakteristik aufweist. Die detaillierte Regelungsroutine zur Modifikation von Sollwerten auf nur einer Seite ergibt sich für den Durchschnittsfachmann in einfacher Weise aus der Lehre der vorliegenden Erfindung. Daher liegt, obwohl sie hier nicht näher erläutert wird, auch eine solche Modifikation der Kommunikationsregelung innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung.
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Falls irgendein Fehler in den Komponenten in dem elektronischen Regler oder den Sensoren, die für den Rückführprozeß notwendig sind, auftritt, wird die oben erläuterte Kommmunikationsregelung beendet. Dann werden die Ventile 24L, R geöffnet, so dass das Bremsen des Fahrzeugs direkt durch den Hauptzylinderdruck gesteuert wird.
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Kommunikationsregelung mit einer Verteilung der Bremskräfte zwischen vorderen und hinteren Rädern
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Bei der ersten Ausführung, wie sie vorstehend erläutert wurde, sind die Kommunikationsregelungen für die vorderen und hinteren Paare an Rädern unabhängig voneinander. Somit kann eine aktuelle Verteilung der Bremskräfte zwischen den vorderen und hinteren Rädern, d. h. das Verhältnis der Bremskraftwerte zwischen den vorderen und hinteren Rädern, von einer beabsichtigten Verteilung abweichen, d. h. dem Verhältnis der Sollwerte zwischen den vorderen und hinteren Rädern. Dies kommt daher, dass die Sollwerte, die in die Servoregelblöcke eingegeben werden, modifiziert werden, um eine unerwünschte Differenz der Bremskräfte zwischen dem linken und rechten Rad zu reduzieren bzw. aufzuheben.
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Somit werden gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie nachfolgend beschrieben wird, die Kommunikationsregelungen derart modifiziert, dass ein aktuelles Verhältnis der Bremskräfte zwischen den vorderen und hinteren Rädern in Übereinstimmung mit deren Sollverhältnis gebracht wird. Um dies zu erreichen, werden die Rückführverstärkungen, die bei der Berechnung der Korrekturwerte ΔPci verwendet werden, in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den aktuellen und Sollverhältnissen der Bremskräfte variiert.
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5 zeigt eine Regelroutine gemäß der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung, die ähnlich zu der in 3 gezeigten ist, mit Ausnahme, dass, nachdem die Sollwerte bestimmt worden sind, ein Schritt 25 ausgeführt wird, in welchem eine Abweichung einer Verteilung der Bremskräfte zwischen den vorderen und hinteren Rädern bestimmt wird, und dass in Schritt 30 die Korrekturwerte ΔPci bestimmt werden, während die Rückführverstärkungen Ki für die einzelnen Räder basierend auf der Abweichung der Verteilung der Bremskräfte geändert werden.
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In Schritt 25 wird zunächst das Verhältnis der Summe der Bremsdruckwerte für das vordere linke und das vordere rechte Rad zu der Summe der Bremsdruckwerte für das hintere linke und das hintere rechte Rad berechnet, und zwar sowohl für den Sollals auch den aktuellen Wert Rt bzw. Rb, wie nachfolgend gezeigt: Rt = (Ptfl + Ptfr)/(Ptrl + Ptrr) (6a) Rb = (Pbfl + Pbfr)/(Pbrl + Pbrr) (6b)
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Dann wird die Abweichung dieser Verhältnisse ΔRb bestimmt als ΔRb = Rt – Rb. ΔRb > 0, wenn die aktuelle Verteilung der Bremskräfte mehr zu den hinteren Rädern hin verschoben ist als die Sollverteilung, und ΔRb < 0, wenn die aktuelle Verteilung der Bremskräfte mehr zu den vorderen Rädern hin verschoben ist als die Sollverteilung.
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In Schritt 30 können die Werte für ΔPci gemäß den Gleichungen (1a, b)–(4a, b) wie bei der ersten Ausführung berechnet werden, wobei jedoch ΔRb berücksichtigt wird.
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In der einfachsten Ausführung werden, falls ΔRb > 0 ist, nur ein positiver Korrekturwert für ΔPcfl und ΔPcfr und ein negativer Korrekturwert für ΔPcrl und ΔPcrr ausgewählt, um für die Modifikation der Sollwerte Pti verwendet zu werden. Mit anderen Worten, ein negativer Korrekturwert für die vorderen Räder und ein positiver Korrekturwert für die hinteren Räder oder K1 für diese Werte werden zu Null gesetzt. Dann wird der gesamte Bremsdruck für vorne vergrößert, während der gesamte Bremsdruck für hinten verringert wird, was dazu führt, dass die aktuelle Verteilung der Bremskräfte hin zu den Vorderrädern verschoben wird. Falls ΔRb < 0 ist, werden ein positiver Korrekturwert für die vorderen Räder und ein negativer Korrekturwert für die hinteren Räder oder K1 für diese Werte zu Null gesetzt, was dazu führt, dass der gesamte Bremsdruck für vorne sich verringert und der gesamte Bremsdruck für hinten sich vergrößert und somit die aktuelle Verteilung der Bremskräfte hin zu den hinteren Rädern verschoben wird. Falls ΔRb = 0 ist, werden alle Korrekturwerte ΔPci verwendet (in praxi kann, wenn die Größe von ΔRb kleiner als eine bestimmte positive kleine Konstante ist, beispielsweise ~0,1, ΔRb als gleich 0 angesehen werden).
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Die Rückführkonstante K1, die in dem oben erläuterten Prozess verwendet wird, kann eine Funktion der Größe von ΔRb sein: In einer bevorzugten Ausführung wächst K1, wenn sich die Größe von ΔRb vergrößert, wie in 6A gezeigt. Dann vergrößert sich der absolute Wert des effektiven (nicht zu Null gesetzten) Korrekturwerts ΔPci, was zu einer schnellen Korrektur einer Abweichung der Verteilung der Bremskräfte führt.
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Im übrigen ist die Richtung einer unerwünschten Differenz der Bremskräfte zwischen linkem und rechtem Rad aufgrund einer Toleranz in den Antwortcharakteristiken der Ventile eine relativ fixe, sobald die Ventile einmal in einem Bremssystem installiert sind. In einem solchen Fall können Korrekturwerte für die einzelnen Räder bestimmt werden, indem Rückführverstärkungen verwendet werde, die variabel von der Größe von ΔRb abhängen.
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Hier wird angenommen, dass die Differenzen der Bremsdruckwerte zwischen linkem und rechtem Rad ΔPdf, ΔPdr für die vorderen und hinteren Räder stets positiv sind, das heißt, die Bremsdrücke links sowohl für die vorderen als auch die hinteren Räder dazu tendieren, größer zu werden als die zugehörigen Bremsdrücke für rechts. In diesem Fall werden nach der Bestimmung von ΔRb in Schritt 30 Parameter für die Rückführverstärkungen K3fo, K3ro, die positive Werte sind, die zwischen 0 und 1 variieren, für die vorderen bzw. hinteren Räder bestimmt, wobei eine Karte verwendet wird, wie sie in 6B gezeigt ist (in 6B sind Rückführverstärkungen K3fo bzw. K3ro durch durchgezogene bzw. gestrichelte Linien dargestellt). Dann werden die Rückführverstärkungen K3i für die einzelnen Räder wie folgt bestimmt: K3fl = –K3fo
K3fr = 1 – K3fo
K3rl = –K3ro
K3rr = 1 – K3ro (7)
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Diese Rückführverstärkungen K3i werden verwendet, um die Korrekturwerte für die einzelnen Räder ΔPci beispielsweise wie folgt zu berechnen: ΔPcfl = K3fl·ΔPdf
ΔPcfr = K3fr·ΔPdf
ΔPcrl = K3rl·ΔPdr
ΔPcrr = K3rr·ΔPdr (8)
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Die Werte für ΔPci können berechnet werden, wie in den Gleichungen (2a, b)–(4a, b) gezeigt.
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In dem oben erläuterten Prozess wird die Summe der Korrekturwerte für die vorderen und hinteren Räder gleich: ΔPcfl + ΔPcfr = (1 – 2K3fo)·ΔPdf
ΔPcrl + ΔPcrr = (1 – 2K3ro)·ΔPdr (9) wobei ΔPdf, ΔPdr > 0 sind und, falls ΔRb > 0 ist, ist K3fo < 0,5 < K3ro, wie in einer in 6B gezeigten Karte gezeigt. Somit ist ΔPcfl + ΔPcfr > 0 > ΔPcrl + ΔPcrr, wobei die Gesamtheit der Eingaben der vorderen Servoregelblöcke, d. h. die Summe der modifizierten Sollwerte für vorne, anwächst, verglichen mit ihren ursprünglichen Sollwerten, und die Gesamtheit der Eingaben der hinteren Servoregelblöcke sich verringert, was ΔRb > 0 korrigiert, d. h. die übermäßige Verteilung, die hin zu den hinteren Rädern verschoben ist. Auf ähnliche Weise wird, falls ΔRb < 0 ist, K3fo > 0,5 > K3ro, so dass ΔPcfl + ΔPcfr < 0 < ΔPcrl + ΔPcrr ist, was die Verteilung hin zu den hinteren Rädern verschiebt.
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Darüber hinaus vergrößert sich entsprechend der Verwendung der Karte, die in 6B gezeigt ist, die Größe der Summe der Korrekturwerte, wenn sich die Größe von ΔRb vergrößert, so dass die Abweichung der Verteilung der Bremskräfte schneller korrigiert werden kann. In diesem Zusammenhang kann, wie man aus 6B sieht, wenn die Größe von ΔRb einen bestimmten Wert übersteigt, K3i gleich 0 oder 1 sein.
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Alternativ können zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Regelungsprozesses Rückführverstärkungen verwendet werden, die sich diskret ändern. Beispielsweise werden, unter der Annahme, die vorstehend erläutert wurde, wenn die Größe von ΔRb innerhalb eines kleinen Bereichs liegt, d. h. nahezu gleich Null ist, Kfo und Kro auf 0,5 gesetzt (dementsprechend sind alle K3i gleich 0,5). Falls ΔRb > 0 ist, werden sowohl K3fo als auch K3ro auf K3fH und K3rL gesetzt; falls ΔRb < 0 ist, werden sowohl K3fo als auch K3ro auf K3fL und K3rH gesetzt, wobei K3fH und K3rH positive Konstanten sind, welche größer als 0,5 sind, aber kleiner als 1, und wobei K3fL und K3rL positive Konstanten sind, die kleiner als 0,5 sind.
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Die Karte von 6B und die Werte für K3fH etc. können experimentell und/oder theoretisch bestimmt werden. Die Tendenz der Richtung der Differenz der Bremskräfte oder -drücke kann während oder nach der Herstellung des entsprechenden Bremssystems bestimmt werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass verschiedene Modifikationen im Hinblick auf die dargestellten Ausführungsformen möglich sind, die alle innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegen.
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Beispielsweise können Sollwerte modifiziert werden, indem ein Faktor, der aus einem Korrekturwert bestimmt wird, welcher basierend auf einer Differenz zwischen aktuellen Werten der Bremskräfte für das linke und rechte Rad und einer Differenz zwischen den zugehörigen Sollwerten bestimmt wird, mit den Sollwerten multipliziert wird. Darüber hinaus können die Rückführverstärkungen basierend auf einem Verhältnis variiert werden, das zwischen einem aktuellen Verhältnis der Verteilung der Bremskräfte und einem Sollverhältnis der Verteilung der Bremskräfte besteht, anstelle der Differenz zwischen diesen Werten ΔRb.
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Zusammenfassend lässt sich die vorherige Erfindung auch wie folgt darstellen:
Eine Vorrichtung zur Regelung der Bremskräfte in einem Fahrzeug zur Ausführung einer Nachfolge- (oder Servo-)Regelung von Bremskräften für die einzelnen Räder wird verbessert, um die Differenz der Bremskräfte zwischen dem linken und rechten Rad aufzuheben, insbesondere während der Übergangsbedingung der Bremskraftvariation aufgrund der Differenz der Antwortcharakteristiken zwischen Eingabe und Ausgabe bei den bremskrafterzeugenden Vorrichtungen und Komponenten, die mit diesen in einem Bremssystem zusammenhängen. In der erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung wird eine Differenz zwischen aktuellen Werten der Bremskräfte für das linke und rechte Rad, wie etwa die Differenz zwischen den Bremskräften oder Druckwerten für das linke und rechte Rad, zu diesen bremskrafterzeugenden Vorrichtungen durch die Modifikation der Sollbremskräfte oder -druckwerte zurückgeführt. Die Beträge der Modifikation der Sollwerte können derart bestimmt werden, dass eine geeignete Verteilung der Bremskräfte zwischen vorderen und hinteren Rädern aufrechterhalten wird.