-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs unter Verwendung einer drehmomentgestützten Geschwindigkeitssteuerung bzw. -regelung.
-
Vorrichtungen zur Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung oder Tempomatsysteme sind im Stand der Technik weithin bekannt. Mittels üblicher Vorrichtungen und Verfahren wird es einem Fahrzeugführer ermöglicht, eine Einrichtung zur automatischen Geschwindigkeitsregelung bzw. einen Tempomat einzuschalten, um eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit festzulegen und beizubehalten und um nach einer Unterbrechung eine zuvor festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit anschließend wieder aufzunehmen. Für eine große Vielfalt von Motortypen sind sowohl mechanische, elektromechanische als auch elektronische Ausführungen entwickelt worden. Bei etlichen Regelungsstrategien wird entweder eine rückgeführte PI- oder PID-Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit basierend auf der Drosselklappen-Winkelstellung verwendet.
-
Aus der
US 50 88 043 ist ein Motorsteuersystem bekannt, bei dem aus einer angestrebten Fahrzeuggeschwindigkeit ein vom Motor zu erzeugendes Drehmoment berechnet und dieses dann eingestellt wird. zur Ermittlung der aktuellen Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs wird die Drehzahl des linken und des rechten Hinterrades ermittelt. Die Genauigkeit und Effektivität einer derartigen automatischen Geschwindigkeitsregelung wird allerdings als noch nicht zufriedenstellend angesehen.
-
Aus der
US 4 829 438 A ist ein System zur automatischen Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung bekannt, bei dem eine Feed forward-Regelung eines Drosselklappenöffnungswinkels erfolgt, wofür anhand von abgeschätzten Radwiderstandskräften eine zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Geschwindigkeit erforderliche Drosselklappenwinkeländerung bestimmt wird.
-
Aus der
DE 43 27 654 A1 ist eine automatische Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung bekannt, bei der die Steuerung einer Drosselklappe in einem stationären Regelzustand durch einen PI-Regler und in einem Übergangszustand nach Einschalten oder Wiederaufnahme der Geschwindigkeitsregelung unter Berücksichtigung eines abgeschätzten Fahrtwiderstandes erfolgt.
-
Aus der
EP 0 661 188 A1 ist eine automatische Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung bekannt, bei der die Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeuges bei der Geschwindigkeitsregelung berücksichtigt werden kann, wobei die Steuerung durch kurzfristig und langfristig einwirkende Steuerglieder erfolgt. Bei dem langfristig einwirkenden Steuerglied steht eine behutsame und komfortable Regelung im Vordergrund, wohingegen bei dem kurzfristig einwirkenden Steuerglied Sicherheitsaspekte im Vordergrund stehen.
-
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß sich durch Verwenden des gewünschten bzw. Soll-Motordrehmoments als eine Eingangsgröße statt der Drosselklappen-Winkelstellung eine geringere Komplexität ergibt.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung zur Verfügung zu stellen, bei denen auf dem Motordrehmoment basierende Regeleinrichtungen benutzt werden, um die Linearität und Stabilität zu verbessern. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur drehmomentgestützten Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung zu schaffen, die eine größere Kalibrierungsflexibilität als die vorbekannten Vorrichtungen und Verfahren aufweisen.
-
Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabenstellung die Gemeinsamkeit der Merkmale des Patentanspruches 1 vorgesehen. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2. bis 5. angegeben.
-
Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 6 vorgesehen. Zweckmäßige Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den Patentansprüchen 7 und 8 enthalten.
-
In einer Ausführungsform weist die vorliegende Erfindung getrennte, sich gegenseitig ausschließende Regeleinrichtungen mit Rückführung auf, um die Kalibrierungsflexibilität zu verbessern. Eine erste Regeleinrichtung hält eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit durch Anfordern eines spezifischen, den Rädern zuzuführenden Drehmoments aufrecht. Bei Überschreiten vorgegebener Betriebsgrenzen wird eine zweite Regeleinrichtung aktiviert, um die Fahrzeugbeschleunigung zum Erreichen einer gewünschten bzw. Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu regeln.
-
Aus der vorliegenden Erfindung ergeben sich zahlreiche Vorteile: Beispielsweise wird durch die Abgabe eines absoluten gewünschten Raddrehmomentes die dynamische Antwort des Fahrzeuges durch stückweise Linearisierung zum Aufrechterhalten einer konstanten Geschwindigkeit oder einer konstanten Beschleunigung linearisiert. Durch die Benutzung getrennter Geschwindigkeits- und Beschleunigungs-Regeleinrichtungen wird weiterhin eine größere Kalibrierungsflexibilität ermöglicht.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm, das eine Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsvorrichtung und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
2 ein Blockdiagramm, das die Organisation einer drehmomentgestützten Regelungsstrategie gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
3 ein Flußdiagramm, das die Regelungslogik zur Verwirklichung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und
-
4 ein Übergangszustandsdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, in der ein Blockdiagramm gezeigt ist, das eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Vorrichtung 10 weist einen Verbrennungsmotor bzw. eine Brennkraftmaschine 12 auf, der bzw. die über eine Kupplung 16 mit einem Getriebe 14 verbunden ist. Fahrzeugräder 18 (von denen nur eines dargestellt ist) sind über eine Achse 20, eine Getriebe/Differentialeinheit 22 und eine Kraftübertragungs- bzw. Gelenkwelle 24 mit dem Getriebe 14 verbunden. Obwohl ein Hinterrad-Antriebssystem mit einem Schaltgetriebe dargestellt ist, kann die vorliegende Erfindung natürlich auch auf andere Fahrzeugkonfigurationen angewendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Motor 12 ein Ottomotor bzw. ein fremdzündender (SI-)Motor, der eine Einlaßleitung 26 und eine Abgas- bzw. Auspuffleitung 28 aufweist, die an einen katalytischen Konverter 30 angeschlossen ist, der seinerseits an ein Auspuffrohr 32 angeschlossen ist. Verschiedene Sensoren, die allgemein mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnet sind, werden eingesetzt, um den Betrieb des Motors 12 oder des Getriebes 14 zu überwachen und zu steuern bzw. zu regeln. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene andere Motortypen angewendet werden, wie zum Beispiel auf Maschinen mit Kompressionszündung oder Dieselmaschinen. Bei den Sensoren 34 handelt es sich um bekannte Sensoren. Beispielsweise kann es sich um beheizte Abgassauerstoff(HEGO)-Sensoren 36, einen Katalysatortemperatursensor 38, einen Maschinendrehzahlsensor (RPM) 40, einen Kühlmitteltemperatursensor 42, einen Luftmengenströmungssensor (MAF) 44 und einen Drosselklappenstellungssensor (TPS) 46 handeln. Zu den Sensoren 34 kann auch ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (VSS) 48 und ein oder mehrere Raddrehzahlsensoren 50 gehören, um eine Anzeige der Fahrzeuggeschwindigkeit zu erzeugen.
-
Die Vorrichtung 10 umfaßt auch verschiedene Eingabeeinrichtungen, die allgemein mit dem Bezugszeichen 56 bezeichnet sind, zum Vorgeben einer gewünschten bzw. Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit. Zu den Eingabeeinrichtungen 56 können Schalter 58 zur Steuerung eines Tempomats oder einer Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelungseinrichtung gehören. In einer bevorzugten Ausführungsform gehören zu den Schaltern 58 ein erster Schalter 60, der als ein Löschschalter wirkt, ein zweiter Schalter 62, der eine Wiederaufnahmefunktion initiiert, ein dritter Schalter 64, der eine Geschwindigkeitsfestlegungs/Schiebebetrieb-Funktion initiiert, ein vierter Schalter 66, der als ein Geschwindigkeitsfestlegungs/Beschleunigungs-Schalter wirkt, ein fünfter Schalter 68, der als Ein/Aus-Schalter wirkt, und ein Bremsschalter 70, der ähnlich wie der Löschschalter 60 wirkt, um den Betrieb der Tempomatfunktion außer Kraft zu setzen, wie nachstehend detaillierter erläutert. Zu den Eingabeeinrichtungen 56 kann auch ein Gaspedal 72 und ein Bremspedal 74 gehören. Wie dargestellt, ist das Gaspedal 72 mit einem Drosselklappenstellungssensor 46 verbunden. Dies kann über eine mechanische, elektromechanische oder eine rein elektrische/elektronische Verbindung geschehen. Zum Beispiel weist in einem ”drive-by-wire”-System das Gaspedal 72 einen zugehörigen Sensor auf, der ein Eingangssignal einem Motorsteuerungsmodul (ECM) 76 zuführt, das wiederum ein Ausgangssignal einem Luftstrom-Betätigungselement oder einer Drosseleinrichtung, wie zum Beispiel einem Drosselventil 52 mit dem zugehörigen Stellungssensor 46, zuführt. Bei Systemen ohne elektronische Drosselklappensteuerung kann das Gaspedal 72 mit dem Drosselventil 52 mechanisch verbunden sein, um dessen Öffnen zu steuern. Bei mechanisch verbundenen Systemen kann die automatische Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung einen Servomotor oder eine ähnliche Einrichtung benutzen, um das Drosselventil 52 zu steuern, wenn der Tempomatmodus aktiviert ist.
-
Wie ebenfalls in 1 dargestellt ist, weist die Vorrichtung 10 vorzugsweise eine Regelungs- bzw. Steuerungseinrichtung auf, wie zum Beispiel das ECM 76, das mit den Sensoren 34 und den Eingabeeinrichtungen 56 über Eingangsanschlüsse 80 in Verbindung steht. Das ECM 76 weist einen Mikroprozessor (MPU) 82 auf, der mit verschiedenen computerlesbaren Speichermedien 84 über einen Daten- und Steuerungsbus 88 in Verbindung steht. Zu den computerlesbaren Speichermedien 84 können verschiedene Arten von flüchtigen und nichtflüchtigen Medien oder Speichern gehören, wie zum Beispiel ein Erhaltungsspeicher (KAM) 90, ein Nurlesespeicher (ROM) 92 und ein Speicher (RAM) 94 mit wahlfreiem Zugriff. Die verschiedenen Speicher können implementiert sein unter Verwendung beliebiger bekannter Hardwareeinrichtungen, wie zum Beispiel Flash-Speichern, PROMs, EEPROMs und anderer elektrischer, elektromagnetischer und optischer Speichereinrichtungen, die Daten speichern können, die von einem Computer ausführbare Instruktionen darstellen.
-
Bekanntermaßen enthalten computerlesbare Medien 84 verschiedene Programmbefehle, Software oder eine Steuerungslogik, um die Steuerung des Motors 12 zu beeinflussen. Die Medien 84 können verschiedene Datentypen enthalten, die Kalibrierungswerte, derzeitige Werte von Betriebsparametern, Mikroprozessorbefehle und ähnliches darstellen. Der Mikroprozessor 82 führt verschiedene Befehle aus, um an den Ausgangsanschlüssen 96 Ausgangssignale zu erzeugen, basierend auf durch die Eingangsanschlüsse 80 empfangener Signale, die allgemein derzeitige Betriebszustände bzw. -bedingungen anzeigen. Die von dem ECM 76 erzeugten Ausgangssignale werden an verschiedene System-Betätigungselemente, wie zum Beispiel eine Kraftstoffsteuerungseinrichtung 98 und eine Zündsteuerungseinrichtung 100, weitergeleitet.
-
Das ECM
76 kann verschiedene andere Ausgangssignale erzeugen, um Betätigungselemente oder Anzeigeelemente zu steuern, abhängig von der besonderen Anwendung. Beispielsweise kann ein Ausgangssignal erzeugt werden, um ein Luftstrom-Betätigungselement, die Zündeinstellung und/oder die Kraftstoffmenge zu steuern und so das von dem Motor
12 erzeugte Drehmoment zu steuern bzw. zu regeln. In einer bevorzugten Ausführungsform steht das ECM
76 mit den Eingabeeinrichtungen
56 und den Sensoren
34 in Verbindung, um einen Geschwindigkeitsfehler basierend auf der derzeitigen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen. Das ECM
76 bestimmt dann ein geeignetes Raddrehmoment, das von dem Motor
12 den Rädern
18 des Fahrzeugs zuzuführen ist, basierend auf dem Geschwindigkeitsfehler und steuert bzw. regelt das von dem Motor
12 erzeugte Drehmoment, um den Geschwindigkeitsfehler zu Null hin zu reduzieren. Vorzugsweise ist das ECM
76 mit einer rückgeführten PIQ(proportional-integral-quadratisch)-Regeleinrichtung ausgestattet, um eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit oder -beschleunigung aufrechtzuerhalten, wie nachstehend näher erläutert. Die PIQ-Regelung ist detaillierter in der
US 54 20 793 erläutert, die in ihrer gesamten Offenbarung und insbesondere hinsichtlich der genannten Regelung durch Bezugnahme hier eingefügt wird. Das Motordrehmoment kann bestimmt werden, wie es im Detail gemäß der
US 52 41 855 erklärt ist, die in ihrer diesbezüglichen Offenbarung durch Bezugnahme hier eingefügt wird. Ein geeignetes Raddrehmoment wird dann basierend auf der Reifengröße, dem Verhältnis der Getriebe/Differentialeinheit und dem derzeitigen Übersetzungsverhältnis bestimmt. Wie im Stand der Technik bekannt, kann das Motordrehmoment durch Steuern des Luftstroms durch die Einlaßleitung
26 des Motors
12, durch Steuern der Kraftstoffmenge durch die Kraftstoffsteuerungseinrichtung
98 und/oder durch Steuern der Zündeinstellung durch die Zündsteuerungseinrichtung (SPK)
100 gesteuert bzw. geregelt werden. Vorzugsweise wird das Motordrehmoment durch Steuern des Luftstroms durch die Einlaßleitung
26 über eine Drosseleinrichtung gesteuert.
-
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt das ECM 76 eine derzeitige Fahrzeugbeschleunigung basierend auf einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit über eine vorgegebene Zeitdauer oder ein vorgegebenes Ereignis. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann bestimmt werden unter Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 48 und/oder eines oder mehrerer Raddrehzahlsensoren 50. Alternativ kann die Fahrzeugbeschleunigung bestimmt werden unter Verwendung eines Beschleunigungsmessers oder einer ähnlichen Einrichtung. In dieser Ausführungsform bestimmt das ECM 76 ein geeignetes, den Rädern 18 zuzuführendes Raddrehmoment basierend auf der derzeitigen Fahrzeugbeschleunigung und einer Soll-Fahrzeugbeschleunigung. Das ECM 76 steuert bzw. regelt dann das von dem Motor 12 erzeugte Drehmoment, um den Beschleunigungsfehler auf Null zu reduzieren. Vorzugsweise enthält das ECM 76 geeignete Instruktionen bzw. Befehle oder eine Regelungslogik, die in Software und Hardware implementiert sind, um sowohl eine PIQ-Fahrzeuggeschwindigkeits-Regeleinrichtung mit Rückkopplung als auch eine PIQ-Fahrzeugbeschleunigungs-Regeleinrichtung mit Rückkopplung zu realisieren, deren Betrieb sich gegenseitig ausschließt, wie nachfolgend detaillierter erläutert.
-
Es wird nun auf 2 Bezug genommen, in der ein Blockdiagramm gezeigt ist, in welchem verschiedene Bauteile oder Module der Steuer- bzw. Regelungslogik zusammen mit zugehörigen Ausgangssignalen dargestellt sind. Wie ersichtlich, können die verschiedenen in den 2–4 dargestellten Funktionen oder Vorgänge bzw. Operationen durch Software, Hardware oder eine Kombination von Hardware und Software durchgeführt werden. Weiterhin kann die bestimmte dargestellte Reihenfolge von Operationen und Funktionen möglicherweise nicht notwendig sein, um die Ziele und Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Allgemein ist die sequentielle Vorgehensweise nur zum Zwecke der leichteren Erläuterung gewählt. Entsprechend können verschiedene Prozesse und Strategien abhängig von der besonderen Anwendung verwendet werden, einschließlich Mehrprozeß-, unterbrechungs(zeit)gesteuerter, ereignisgesteuerter oder parallelrechnender Strategien, die verwendet werden können, um die dargestellte Regelungslogik zu implementieren. In ähnlicher Weise wird ein Fachmann verschiedene äquivalente Implementierungen in Hardware und/oder Software erkennen, um die Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erreichen. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die in den 2 bis 4 dargestellten Funktionen vorrangig als Software in einer Steuer- bzw. Regelungseinrichtung, wie z. B. in dem ECM 76, implementiert.
-
Block 110 von 2 stellt die Geschwindigkeits-(oder Beschleunigungs-)Regelungslogik dar, die eine stetige bzw. konstante Fahrzeuggeschwindigkeit oder -beschleunigung aufrechterhält. Zu den Haupteingangsgrößen für dieses Merkmal gehören die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeugbeschleunigung und der Status der Befehlsschalter für den Tempomat. Die Hauptausgangsgröße des Blocks 110 ist eine absolute Raddrehmoment-Anforderung (im Gegensatz zu einer begrenzten oder maximalen Drehmomentanforderung), allgemein bezeichnet mit dem Bezugszeichen 112. Der Wert des Raddrehmoment-Anforderungsparameters stellt das Drehmoment dar, das von der aktiven Regelungseinrichtung berechnet ist und dem Antriebsrad des Fahrzeugs zugeleitet werden muß, um die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten oder wieder aufzunehmen.
-
Block
114 von
2 stellt die Drehmoment-Steuerlogik dar, die einen geeigneten Wert für den zum Steuern des Drehmoments des Motors verwendeten Maschinenparameter bestimmt. Vorzugsweise erzeugt die Drehmoment-Steuerlogik
114 ein Ausgangssignal in der Form einer Luftstrom- oder Luftfüllungsanforderung, allgemein dargestellt durch das Bezugszeichen
116. Der erforderliche Luftstrom wird wie folgt berechnet: Das erforderliche Motor-Bremsdrehmoment wird aus dem erforderlichen Raddrehmoment, der Achsantriebsübersetzung, dem Übersetzungsverhältnis, dem Drehmomentwandlergeschwindigkeitsverhältnis (falls nicht überbrückt) und aus einer Schätzung des mechanischen Wirkungsgrades berechnet. Das erforderliche angezeigte Motordrehmoment wird berechnet aus dem Motor-Bremsdrehmoment plus Reibungsmoment, wobei das Reibungsmoment gemäß der
US 52 41 855 berechnet wird. Dieses angezeigte Drehmoment wird für eine Spätzündung vom bzw. gegenüber MBT und für Luft/Kraftstoff-Abweichungen von der Stöchiometrie angepaßt, um den wert vor einem Ablesen in der Tabelle zu standardisieren. Das standardisierte angezeigte Drehmoment wird in eine Tabelle mit der Motordrehzahl eingegeben, um den benötigten Luftmengenstrom zu bestimmen. Natürlich wird ein Fachmann verschiedene andere Wege erkennen, um das Drehmoment des Motors zu steuern, wie zum Beispiel durch Steuern des Kraftstoffes, der Frühzündung oder ähnliches.
-
Eine Luftzuführungs-Steuerlogik, dargestellt durch Block 118, wandelt die Luftstromanforderung 116 in einen befohlenen Drosselklappenwinkel um. Wie von Fachleuten erkannt werden wird, können die Geschwindigkeits-Steuer- bzw. Regelungslogik 118, die Drehmoment-Steuerlogik 114 und die Luftzuführungs-Steuerlogik 118 eine oder mehrere Tabellen oder äquivalente Gleichungen verwenden, die verschiedene Kalibrierungen aufweisen, die von der bestimmten Anwendung abhängen. Die Tabellen und/oder Gleichungen werden verwendet, um ein geeignetes Ausgangssignal basierend auf einem oder mehreren Eingangssignalen zu bestimmen. Dementsprechend bestimmt die Luftzuführungs-Steuerlogik 118 einen geeigneten befohlenen Drosselklappenwinkel, der allgemein durch das Bezugszeichen 120 dargestellt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der erforderliche Drosselklappenwinkel berechnet, indem zunächst die Luftmenge basierend auf dem Luftdruck und der Einlaß-Lufttemperatur (korrigiert auf Meereshöhe) standardisiert wird. Der standardisierte Luftmengenwert wird dann gemeinsam mit dem Druckverhältnis über der Drosselklappe benutzt, um auf eine Tabelle Bezug zu nehmen, die einen benötigten Drosselklappenwinkel oder eine äquivalente Gaspedalstellung bestimmt. Für Fahrzeuge, bei denen elektronische Drosselklappen-Steuerungssysteme verwendet werden, wird der befohlene Drosselklappenwinkel von einem elektrischen Luftstrom-Betätigungselement realisiert, das ein geeignetes, von der Luftzuführungs-Steuerlogik 118 erzeugtes Signal empfängt.
-
Die Blöcke 122–126 von 2 gelten nur für Fahrzeuge, bei denen keine elektronische Drosselklappensteuerung benutzt wird. Bei diesen Fahrzeugen wird der befohlene Drosselklappenwinkel einer Steuerungseinrichtung 122 für ein Drosselklappen-Stellungsausgangssignal zugeleitet, die ein geeignetes befohlenes Tastverhältnis 124 für den Mikroprozessor 126 erzeugt.
-
Es wird nachfolgend auf 3 Bezug genommen, in der ein Flußdiagramm gezeigt ist, das eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Flußdiagramm von 3 ist eine vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, von der eine detailliertere Darstellung für die Ausführungsform in 4 gezeigt ist. Block 130 von 3 stellt eine Vielfalt von Bedingungsprüfungen dar, die während der Initialisierung des Systems durchgeführt werden. Zu diesen gehören vorzugsweise sowohl innere Überprüfungen in der Software als auch ein externes Überwachen verschiedener anderer Antriebsstrangkomponenten oder Merkmale. Falls eine oder mehrere Bedingungen nicht erfüllt sind, kann der Tempomat abgeschaltet und ein Aufleuchten einer geeigneten Anzeige veranlaßt werden, wie zum Beispiel eine Motorkontrolllampe oder ähnliches.
-
Vorausgesetzt, die notwendigen Bedingungen sind von der von Block 130 dargestellten Initialisierung erfüllt, wird der derzeitige Betriebsmodus oder -zustand bestimmt, wie bei Block 132 dargestellt. Nur ein Zustand oder Modus kann zu jedem Zeitpunkt aktiv sein oder die Steuerung bzw. Regelung ausüben. Dementsprechend schließen sich die Zustände gegenseitig aus. Der derzeitige Betriebsmodus oder -zustand wird im allgemeinen bestimmt durch den vorherigen Betriebszustand und den Zustand der Eingabeeinrichtungen, wie zum Beispiel des Tempomatschalters und des Gaspedals. Vorzugsweise werden zwei getrennte PIQ-Regelungseinrichtungen mit Rückkopplung benutzt, um eine höhere Kalibrierungsflexibilität beim Einstellen der Vorrichtung für eine optimale Leistung unter verschiedenen Straßen- und Motorbetriebsbedingungen zu ermöglichen. In einer derartigen Ausführungsform arbeitet die erste Regelungseinrichtung als eine Fahrzeuggeschwindigkeits(VS)-Regelungseinrichtung, während die zweite Regelungseinrichtung als eine Beschleunigungs-Regelungseinrichtung arbeitet. Wenn der Fahrzeug-Tempomat aktiv ist, bestimmt Block 132 entweder den Geschwindigkeitsregelungsmodus oder den Beschleunigungsregelungsmodus, vorzugsweise basierend auf Benutzereingaben, obwohl andere Faktoren berücksichtigt werden können, wie unter Bezugnahme auf 4 näher beschrieben. Der Beschleunigungsregelungsmodus wird vorzugsweise dann aktiviert, wenn eine anhaltende Beschleunigungs- oder Verlangsamungsanforderung empfangen wird. Eine derartige Anforderung kann durch Drücken des Setze/Beschleunigung-Schalters 66 oder des Setze/Schiebebetrieb-Schalters 64 für eine kalibrierbare vorgegebene Zeitdauer – wie zum Beispiel 640 ms – angezeigt werden.
-
Ein derzeitiger tatsächlicher (gemessener) Wert wird für den geeigneten Regelungsparameter (Geschwindigkeit oder Beschleunigung) bestimmt, wie von Block 134 dargestellt. Der derzeitige Wert wird mit einem früher gesetzten oder Sollwert verglichen, um einen Fehlerwert zu bestimmen. Der Fehlerwert wird benutzt, um ein Soll-Raddrehmoment basierend auf dem Geschwindigkeitsfehler zu bestimmen, wie bei Block 136 gezeigt. Block 138 zeigt den Schritt des Steuerns des von dem Motor erzeugten Motordrehmoments zum Reduzieren des Geschwindigkeitsfehlers oder des Beschleunigungsfehlers auf Null, basierend auf dem gewählten Regelungsmodus. Vorzugsweise wird das Motordrehmoment vorrangig durch Steuern des Luftstroms zur Maschine gesteuert. In einer Ausführungsform wird der Luftstrom durch Steuern der Stellung der Drosselklappe bzw. des Gaspedals gesteuert.
-
Es wird nachfolgend auf 4 Bezug genommen, in der ein Übergangs-Zustandsdiagramm für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Wie ersichtlich, hängen die Anzahl der Zustände, die Namen der Zustände und die zugelassenen Übergänge zwischen verschiedenen Zuständen von der speziellen Anwendung ab und können in einer Vielzahl äquivalenter Arten implementiert werden. Dementsprechend stellt das Übergangszustandsdiagramm von 4 nur ein Beispiel dar, das zum Beschreiben der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Vorzugsweise wird die Ausführung verschiedener Systembetriebsmodi erleichtert bzw. ermöglicht durch eine Zustandsmaschine (state machine) mit Zuständen, die denjenigen durch die Blöcke 150–164 dargestellten ähnlich sind. Zu den Zuständen oder Modi gehören ein AUS-Modus 150, ein Standby-Modus 152, ein Geschwindigkeitsregelungsmodus 154, ein Beschleunigungsregelungsmodus 156, ein Tippmodus 158, ein Wiederaufnahmemodus 160, Fahrer-Überlagerungsmodus 162 und ein Drehmomenthaltemodus 164. Per Definition kann die durch die Modi in 4 dargestellte Zustandsmaschine nur in einem Zustand (Modus) zu irgendeiner Zeit sein. Pfeile zeigen die zulässigen Zustandsübergänge an, die vollzogen werden, wenn bestimmte Parameter erfüllt sind. Wie ersichtlich, kann ein Zustandsübergang zu einer Modifikation verschiedener Status/Steuervariablen oder -parameter führen, die zum Darstellen der Zustandsmaschine verwendet werden.
-
Bevor irgendein anderer Modus als der AUS-Modus
150 ausgeführt werden kann, führt die Vorrichtung vorzugsweise eine Vielfalt von Bedingungsüberprüfungen durch, die sowohl innere als auch äußere Überprüfungen einschließen, um andere Systemkomponenten oder Softwaremerkmale zu überwachen. Wenn das System nicht in einem aktiven Regelungsmodus ist, d. h. im Geschwindigkeitsregelungsmodus
154 oder im Beschleunigungsregelungsmodus
156, kann die Zustandsmaschine entweder im AUS-Modus
150 oder im Standby-Modus
152 sein. Im AUS-Modus
160 werden alle Global-Ausgaberegister auf Start- bzw. Standardwerte zurückgesetzt. Im Standby-Modus
152 führt die Logik eine rückkopplungslose Drehmoment-Voraussage oder -Voreinstellung aus, um einen Eingriffs- bzw. Einschaltbefehl vom Fahrer vorwegzunehmen. Während dieser Zeit wird das tatsächliche (berechnete oder abgeleitete) Raddrehmomentausgangssignal in ein Geschwindigkeitsregelungs-Ausgangssignalregister der Geschwindigkeitsregelungseinrichtung geschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das tatsächliche Drehmoment als eine Funktion einer Drehzahl/Last- bzw. Geschwindigkeits/Last-Tabelle, des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und der Vor- bzw. Frühzündung bestimmt, wie im Detail in der
US 52 41 855 erläutert.
-
Beim normalen Fahrzeugbetrieb, wenn der Fahrer die gewünschte Geschwindigkeit zum ersten Mal festlegt, tritt die Zustandsmaschine in den Geschwindigkeitsregelungsmodus 154 ein, der beibehalten wird, wenn nicht ein anhaltender Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbefehl vom Fahrer abgegeben wird. Ein anhaltender Beschleunigungsbefehl kann beispielsweise durch Niederdrücken des Setze/Beschleunigung-Schalters für eine vorgegebene kalibrierbare Zeitdauer, wie zum Beispiel 640 Millisekunden, angezeigt werden. In ähnlicher Weise kann ein anhaltender Verlangsamungsbefehl angezeigt werden durch Niederdrücken des Setze/Verlangsamung-Schalters für eine gewisse Zeitdauer. Es sollte beachtet werden, daß im Beschleunigungsregelungsmodus 156 sowohl eine positive als auch eine negative Beschleunigung, d. h. eine Verlangsamung, geregelt werden kann. Der Beschleunigungsregelungsmodus 156 kann auch aktiviert werden, wenn der Fahrer den Wiederaufnahmeschalter drückt. Sobald der Geschwindigkeitsfehler oder der Beschleunigungsfehler unter einen entsprechenden Grenzwert fällt, wird der Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelungsmodus aktiviert, um die gewünschte oder gesetzte Geschwindigkeit beizubehalten.
-
In den Tippmodus 158 wird eingetreten, wenn entweder der Setze/Beschleunigung-Schalter oder der Setze/Schiebebetrieb-Schalter momentan gedrückt ist. Wenn eine Folge von ”Tipp”-Befehlen empfangen wird, wie zum Beispiel beim wiederholten Drücken und Freigeben entweder des Setze/Beschleunigung-Schalters oder des Setze/Schiebebetrieb-Schalters, kann die Zustandsmaschine entweder den Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsmodus 154 oder den Beschleunigungsregelungsmodus 156 ausführen, abhängig von dem neuen Wert der gesetzten Geschwindigkeit und der Kalibrierung der Betriebsgrenzen. In ähnlicher Weise kann, wenn im Standby-Modus 152 der Wiederaufnahmeschalter aktiviert wird, so daß die Zustandsmaschine in den Wiederaufnahmemodus 160 eintritt, entweder der Geschwindigkeitsregelungsmodus 154 oder der Beschleunigungsregelungsmodus 156 aktiv werden. Wenn das System in keinem der beiden aktiven Regelungsmodi ist, d. h. im Geschwindigkeitsregelungsmodus 154 oder im Beschleunigungsregelungsmodus 156, wird das System entweder im AUS-Modus 150 oder im Standby-Modus 152 sein.
-
Ein Fahrer-Überlagerungsmodus 162 wird aktiviert, wenn ein vom Fahrer durch das Gaspedal angefordertes Drehmoment ein Drehmoment überschreitet, das entweder von dem Geschwindigkeitsregelungsmodus 154 oder vom Beschleunigungsregelungsmodus 156 angefordert wird. Der Fahrer-Überlagerungsmodus aktiviert eine voreingestellte Drehmomentanforderung und setzt den Integrator der aktiven PIQ-Regelungsschleife aus, um ein Aufschaukeln bzw. Hochzählen des Integrators zu verhindern. während das System im Fahrer-Überlagerungsmodus 162 ist, arbeitet es in einem als P-Q-Modus beschreibbaren Modus. Ein Übergang zum Geschwindigkeitsregelungsmodus 154 tritt ein, wenn das vom Fahrer über das Gaspedal angeforderte Drehmoment unter das Drehmoment abfällt, das von dem Geschwindigkeitsregelungsmodus 154 angefordert wird, vorausgesetzt, die Fahrzeuggeschwindigkeit ist oberhalb einer vorgegebenen Rücksetzgeschwindigkeit und es wird kein ”Tipp”-Befehl empfangen. Ein Drehmomenthaltemodus kann ebenfalls vorgesehen sein, um das maximale oder minimale Drehmomentniveau zu begrenzen und so Schäden an Komponenten bzw. ein Abwürgen des Motors zu verhindern. Wie dargestellt, kann der Drehmomenthaltemodus 164 entweder in den Geschwindigkeitsregelungsmodus 154, in den Fahrer-Überlagerungsmodus 162 oder in den AUS-Modus 150 übergehen.
