Ein allgemein bekanntes und schon lange etabliertes Fahrerassistenzsystem ist das Antiblockiersystem ABS. Es verhindert, dass die Räder bei einer Vollbremsung zum stehen kommen, bevor die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht ebenfalls 0 km/h ist. Das Verhältnis aus Fahrzeuggeschwindigkeit und Radumfangsgeschwindigkeit ist der Radschlupf. Diesen auf einen bestimmten Wert zu “regeln” ist eine Nebenaufgabe des ABS, welche den Bremsweg mitunter sogar noch reduzieren kann. Die eigentliche Hauptaufgabe besteht allerdings in der Stabilisierung der Geradeausfahrt, trotz Lenkbewegungen. Das ist in folgender Prezi hoffentlich anschaulich dargestellt:
Grundlagen Antiblockiersystem ABS on Prezi
Die Hauptaufgabe des ABS ist also nicht die Reduzierung des Bremswegs, sondern die Stabilisierung bei unterschiedlichen Reibverhältnissen zwischen linker und rechter Spur sowie die Bereitstellung ausreichender Seitenführungskraft für die lenkenden Vorderräder (Ausweichen).
Systemaufbau
Der Systemaufbau des ABS ist aus der Vorlesung KFZ-Mechatronik von Prof. Dr. rer. nat. Toralf Trautmann von der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden entnommen.
Das Hydroaggregat mit Anbaugeräten ist über die Jahre immer kleiner, kompakter, leichter und leistungsfähiger geworden und somit heute Standard in fast alles Fahrzeugen.
Schlupfregelung für hohe Reibwerte
Die ABS Regelung verdient eigentlich ihren Namen gar nicht. Eine Regelung geht ja meist davon aus, dass eine Führungsgröße mit einer gemessenen Größe verglichen wird und damit eine Stellgröße berechnet. Beim ABS ist das nicht so einfach, hier wird teilweise auch einfach eine Stellgröße geschätzt. Man könnte sagen: Es wird grob probiert das Beste zu erreichen. Leicht ist es deshalb trotzdem nicht zu verstehen. Das Beispiel für die ABS Regelung ist aus dem Patent der Bosch GmbH von Anton v. Zanten entnommen:
Das wichtigste Diagramm, um den Sinn und Zweck des Antiblockiersystems zu verstehen, ist das Reibwert-Schlupf-Diagramm. Nicht nur die Längsdynamik eines Reifens interessiert dabei (hellblau), sondern vor allem die Querdynamik (orange).
Reibwert-Schlupf-Kurve für Längs- und Querkraft eines Reifens auf trockener, griffiger Fahrbahn
Wie man unschwer erkennen kann, ist die Bremswirkung bei Schlupfwerten unter 20% maximal. Allerdings ist die Fähigkeit Querkräfte zu übertragen (z.B. Lenken/Ausweichen oder Spurstabilität) nur bei sehr geringen Schlupfwerten hoch. Das ABS findet also permanent einen Kompromiss aus maximaler Verzögerung und Spurstabilität.
