-
TECHNISCHES
GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Getriebesteuerlogik
und bezieht sich insbesondere auf Verfahren, Systeme und Einrichtungen,
um eine Mehrzustandsschaltung und -steuerung für ein Fahrzeuggetriebe zu schaffen.
-
HINTERGRUND
-
Getriebe,
die man an den meisten Automobilen und anderen Fahrzeugen findet,
ermöglichen
einen verhältnismäßig engen
Bereich von Motordrehzahlen, um einen größeren Umfang an Betriebsgeschwindigkeiten
der Fahrzeuge zu erzeugen. Getriebe weisen typischerweise mehrere
Zahnräder
bzw. Gänge
auf, die die relative Drehzahl zwischen der Motorantriebswelle und
der Starrachse einstellen, die die Räder antreibt oder ansonsten
das Fahrzeug antreibt. Indem der geeignete Getriebegang manuell
oder automatisch ausgewählt wird,
kann der Fahrer des Fahrzeugs das vom Motor erzeugte Drehmoment
effektiv steuern, während
man den Motor bei einer geeigneten Drehzahl laufen lässt.
-
Viele
moderne Automatikgetriebe werden von einem elektronischen Getriebebereichselektor
(ETRS) oder einem anderen Steuerungsmodul an Bord des Fahrzeugs
elektronisch gesteuert. Typischerweise wechseln elektronische Controller
Gänge oder
stellen ansonsten den Betrieb des Getrie bes ein, indem elektrische Signale
an Solenoide oder andere Einrichtungen geliefert werden, die Kupplungen
oder Bänder
innerhalb des Getriebes betätigen.
Viele Getriebesteuerungen sehen eine ausgeklügelte Motor- und Drehmomentsteuerung basierend
auf solchen Faktoren wie der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der
Motordrehzahl, dem Bremsstatus, der Drosselstellung und/oder dergleichen
sowie einer Modusauswahl oder einer anderen, vom Fahrer des Fahrzeugs
empfangenen Eingabe vor.
-
Obgleich
eine elektronische Getriebesteuerung die Leistung und Sicherheit
des Fahrzeugs signifikant verbessern kann, sind solche Steuerungen
im Allgemeinen durch die Datenmenge beschränkt, die auf einer begrenzten
Anzahl von Prozessoreingängen
geliefert werden kann. Insbesondere kann die Anzahl von Prozessoreingängen erheblich
sein, die typischerweise für
Schalteingaben von einem Wählhebel
bzw. Selektor für
Getriebemodi reserviert sind. Herkömmliche Selektoren für Getriebemodi,
die mit separaten Komponenten ausgeführt sind, verwenden zum Beispiel
typischerweise vier oder mehr Signaleinspeisungen, um Standardgetriebemodi
wie zum Beispiel "Parken", "Neutral", "Fahren" und "Rückwärts" zu repräsentieren. Jede dieser Signaleinspeisungen
bzw. -eingaben benötigt
typischerweise einen zugeordneten Pin oder einen anderen Eingang
an einem Steuerungsmodul, wobei zusätzliche Getriebemodi zusätzliche
Eingaben in die Steuerungsschaltung erfordern. Da viele verschiedene
Arten von Fahrzeugen ferner sehr unterschiedliche Getriebe und elektronische
Steuerhilfsmittel aufweisen können,
ergeben sich Schwierigkeiten beim Erzeugen eines Signalgebungsschemas,
das in vielen verschiedenen Arten von Fahrzeugen und Steuerungsumgebungen
von Fahrzeugen leicht übernommen
werden kann.
-
Es
ist daher wünschenswert,
eine Getriebesteuerung zu formulieren, die alle Betriebszustände des Getriebes
effizient repräsentieren
kann, ohne Sicherheit oder Robustheit zu opfern. Außerdem ist
es wünschenswert,
eine flexible Architektur für
eine Getriebesteuerung zu schaffen, die über eine große Vielzahl
von Fahrzeugen und Umgebungen leicht modifizierbar ist und übernommen
werden kann. Andere wünschenswerte
Merkmale und Eigenschaften werden ferner aus der folgenden detaillierten
Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen ersichtlich werden, die
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und dem vorhergehenden
technischen Gebiet und Hintergrund genommen werden.
-
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
-
Gemäß verschiedenen
beispielhaften Ausführungsformen
werden Systeme, Verfahren und Einrichtungen geschaffen, um als Antwort
auf eine Stellung eines Stellglieds mit mehreren Stellungen, das
von einem Fahrer eines Fahrzeugs betätigt wird, ein Getriebe in
einen gewünschten
Betriebszustand zu versetzen. Mehrere Schaltkontakte, einschließlich zumindest
eines ternären
Schaltkontakts, liefern Eingangssignale, die die Stellung des Stellglieds
repräsentieren.
Eine Steuerungslogik bestimmt dann den gewünschten Zustand für das Getriebe
basierend auf den empfangenen Eingangssignalen. Der gewünschte Betriebszustand
wird aus einer beliebigen Anzahl von Betriebszuständen, die
durch die Eingangswerte definiert sind, geeignet bestimmt. Dieser
Zustand kann dann am Getriebe elektronisch ausgewählt und/oder
soweit erforderlich dem Fahrer des Fahrzeugs angezeigt werden. In
verschiedenen Ausführungsformen
wird ein ternäres
Schalten in Kombination mit einem binären Schalten verwendet, um
Steuerungen mit mehreren Zuständen
effizient zu implementieren, die die verschiedenen Zustände des
Fahrzeuggetriebes auswählen
und/oder identifizieren können.
Außerdem können die
hierin beschriebenen Techniken in einer modularen Architektur implementiert
werden, wobei verschiedene ternäre
und/oder diskrete Signaleinspeisun gen von einem Modusselektor an
ein oder mehrere Steuerungsmodule geliefert werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden in Verbindung mit den folgenden
Zeichnungsfiguren beschrieben, worin gleiche Ziffern gleiche Elemente
bezeichnen und:
-
1 ein
Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs ist;
-
2 ein
Schaltungsdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Schaltkreises
ist;
-
3 ein
Schaltungsdiagramm einer alternativen beispielhaften Ausführungsform
eines Schaltkreises ist;
-
4 ein
Diagramm eines beispielhaften Schaltsystems zum Verarbeiten von
Eingangssignalen von mehreren Schaltern ist;
-
5 ein
Blockdiagramm ist, das eine beispielhafte Architektur zum Verarbeiten
von Schaltsignalen in einem Getriebesteuerungssystem zeigt;
-
6 ein
Blockdiagramm ist, das ein beispielhaftes Getriebesteuerungssystem
zeigt, das mit drei ternären
und zwei diskreten Signaleingaben implementiert werden kann;
-
7 ein
Diagramm eines beispielhaften Layoutschemas von Schaltkontakten
ist, um das in 6 dargestellte beispielhafte
ternäre
Schalten auszuführen;
und
-
8 ein
Diagramm eines beispielhaften Layoutschemas für ein Getriebesteuerungssystem
ist, das mit vier ternären
Eingaben implementiert wird.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
-
Die
folgende detaillierte Beschreibung ist in ihrer Art nur beispielhaft
und soll die Erfindung oder die Anwendung und Nutzungen der Erfindung
nicht beschränken. Überdies
soll sie durch keine ausgedrückte
oder implizierte Theorie beschränkt
sein, die im vorhergehenden technischen Gebiet, Hintergrund, der
kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung
präsentiert
wird.
-
Gemäß verschiedenen
beispielhaften Ausführungsformen
nutzt eine Getriebesteuerung und/oder ein Anzeigersystem ternäre Signalgebungstechniken
aus, um eine flexible, jedoch robuste Architektur zu schaffen. Verschiedene
Ausführungsformen
können
mit zwei oder mehr ternären
Schaltkontakten entweder allein oder in Kombination mit einem oder
mehreren binären
Schaltern implementiert werden. Indem ein Ternärschalten genutzt wird, kann
die Anzahl von Schaltern, die erforderlich sind, um die verschiedenen
Zustände
des Getriebes zu repräsentieren,
verglichen mit ähnlichen
binären
Ausführungen
reduziert werden, und/oder die Robustheit des Steuerungssystems
kann verbessert werden.
-
Wendet
man sich nun den Zeichnungsfiguren und zu Anfang 1 zu,
enthält
ein beispielhaftes Fahrzeug 100 geeigneterweise ein Steuerungs modul 104,
das ein Befehlssignal 109 an ein Getriebe 110 liefern kann.
Das Steuerungsmodul 104 empfängt geeigneterweise ein oder
mehrere Steuersignale 106 von einem Wählhebel bzw. Selektor 102 für Getriebemodi,
um die Stellung eines Stellgliedes 108 oder eines anderen Stellungsselektors
soweit erforderlich anzuzeigen. Der Modusselektor 102 ist
eine beliebige mechanische, elektronische oder andere Einrichtung,
die eine Eingabe von einem Fahrer eines Fahrzeugs empfangen kann.
-
Das
Steuerungsmodul 104 kann auch ein oder mehrere Anzeigesignale 107 an
einen optionalen Anzeiger 105 liefern, der mit einem digitalen
oder analogen Anzeiger ausgeführt
sein kann, der den Status des Stellungsselektors 102 und/oder
Getriebes 110 repräsentieren
kann. In verschiedenen Ausführungsformen
ist der Anzeiger 105 ein herkömmlicher Armaturenbrettanzeiger.
-
Das
Steuerungsmodul 104 kann mit einem beliebigen Motorsteuerungsmodul
(ECM), einem elektronischen Getriebebereichsselektor (ETRS), einen
Mikrocontroller, einem digitalen Prozessor und/oder einer anderen
Schaltungsanordnung ausgeführt
sein, die Eingabedaten 106 empfangen und entsprechende
Ausgangssignale 107 und/oder 109 liefern kann.
In verschiedenen weiteren Ausführungsformen
können
einige der oder alle Signale 106 an verschiedene Steuerungsmodule
gesendet werden, um die Flexibilität und Einsetzmöglichkeit
zu verbessern. Falls zum Beispiel Eingabepins an einem ETRS eines
Fahrzeugs beschränkt
sind, können
einige der oder alle Signale 106 alternativ dazu an ein
ECM oder eine andere Verarbeitungskomponente am Fahrzeug 100 geliefert
werden, wobei Zustands- oder Steuerungsdaten zwischen den verschiedenen
Verarbeitungsmodulen soweit erforderlich ausgetauscht werden. Beispiele
solcher Konzepte werden im Folgenden ausführlicher beschrieben.
-
Der
Selektor 102 ist eine beliebige Einrichtung, die verschiedene
logische Signale 106 an einen Controller oder eine andere
Komponente 104 als Antwort auf Befehle vom Nutzer, Sensorablesungen
oder andere Eingangsstimuli liefern kann. In einer beispielhaften
Ausführungsform
antwortet der Selektor 102 auf eine Verschiebung oder Betätigung eines
Hebels 108 oder eines anderen Stellglieds soweit erforderlich.
Verschiedene Selektoren 102 können mit elektrischen, elektronischen
und/oder mechanischen Stellgliedern ausgebildet sein, um entsprechende
binäre/oder
ternäre
Signale auf einem oder mehr Drähten
oder anderen elektrischen Leitern zu erzeugen, wie im Folgenden
ausführlicher
beschrieben wird. Diese Signale können soweit erforderlich vom
Controller 104 verarbeitet werden, um das Getriebe 110 in
gewünschte
Zustände
zu versetzen. In verschiedenen Ausführungsformen kann eine beliebige
Anzahl binärer
und/oder ternärer
Signale 106 zwischen dem Selektor 102 und Controller 104 vorgesehen
werden, wobei eine Logik im Controller 104 (oder eine andere
Verarbeitungseinrichtung) die verschiedenen Signale 106 kombiniert
oder auf andere Weise verarbeitet, um eine bedeutungsvolle Information über die
Stellung des Stellglieds 108 zu extrahieren, was einem
gewünschten
Betriebszustand des Getriebes 110 entspricht.
-
Viele
Stellgliedtypen oder Steuerungseinrichtungen mit Knüppel liefern
mehrere Ausgangssignale 106, die verarbeitet werden können, um
den Zustand eines einzelnen Stellglieds 108 zu bestimmen.
Ein Hebel 108 kann dem Stellglied in einem herkömmlichen
Moduswählhebel
eines Automatikgetriebes oder einer anderen Einrichtung entsprechen,
die innerhalb eines der oder mehrerer Freiheitsgrade funktioniert.
In alternativen Ausführungsformen
bewegt sich der Hebel 108 in einem Kugelgelenk oder einer
anderen Anordnung, die mehrere Bewegungsrichtungen ermöglicht.
Die hierin beschriebenen Konzepte können leicht angepasst werden, um
mit einer beliebigen Art eines mechanischen Wählhebels bzw. Selektors 102 zu
arbeiten, einschließlich
einer beliebigen Art von Hebel, Knüppel oder eines anderen Stellglieds,
das sich bezüglich
des Fahrzeugs über irgendeine
verschiebbare, drehbare oder andere Kupplung (zum Beispiel Scharnier,
Gleitstück,
Kugelgelenk, Gelenkkreuzsatz etc.) bewegt.
-
Wie
oben kurz erwähnt
wurde, können
ternäre
Schaltkonzepte in vielen Anwendungen bedeutende Vorteile gegenüber herkömmlichen
binären
Schaltern liefern. Ternäre
Schalter können
zum Beispiel verwendet werden, um die Anzahl von Schaltern zu reduzieren,
die genutzt werden, um verschiedene Zustände zu repräsentieren, und/oder können verwendet
werden, um die Robustheit des gesamten Schaltsystems zu erhöhen. Da
ternäre
Schalter mehr Daten als binäre
Schalter auf einem einzigen elektrischen Leiter repräsentieren
können,
können
ternäre
Signalgebungsschemata dazu führen,
dass mehr Informationen auf einer gegebenen Anzahl Leiter übertragen
werden, und/oder können äquivalente
Daten unter Verwendung weniger Leiter als äquivalente binäre Ausführungen
liefern.
-
Ein
ternäres
Schalten kann innerhalb des Kontexts eines Getriebesteuerungssystems
in beliebiger Weise ausgeführt
werden. Nun auf 2 verweisend enthält ein beispielhafter
ternärer
Schaltkreis 200 geeigneterweise Schaltkontakte 212,
eine Spannungsteilerschaltung 216 und einen Analog/Digital-(A/D)-Wandler 202.
Die Schaltkontakte 212 erzeugen geeigneterweise ein Ausgangssignal
mit drei Zuständen,
das über
einen Leiter 106 entsprechend übertragen und an der Spannungsteilerschaltung 216 und/oder
dem A/D-Wandler 202 decodiert wird. Die in 2 dargestellte
Schaltung 200 kann insbesondere für Ausführungsformen nützlich sein,
worin eine gemeinsame Referenzspannung (Vref)
für den
A/D-Wandler 202 zur Verfügung steht, um die Kontakte 212 und
die Spannungsteilerschaltung 216 zu schalten, obgleich
die Schaltung 200 an eine Reihe alternativer Umgebungen
angepasst sein kann.
-
Die
Schaltkontakte 212 sind beliebige Einrichtungen, Schaltungen
oder Komponenten, die eine binäre, ternäre oder
andere geeignete Ausgabe auf dem Leiter 106 erzeugen können. In
verschiedenen Ausführungsformen
sind die Schaltkontakte 212 mit einem herkömmlichen
Umschalter ausgeführt,
wie man ihn gewöhnlich in
vielen Fahrzeugen findet. Alternativ dazu sind die Kontakte 212 mit
einer Bedieneinrichtung mit mehreren Stellungen oder einem anderen
Spannungsselektor soweit erforderlich ausgeführt. Die Kontakte 212 können beispielsweise
mit einem herkömmlichen
Niederstromschalter mit drei Stellungen ausgeführt sein, wie man ihn gewöhnlich an
vielen Fahrzeugen findet. Verschiedene dieser Schalter enthalten
wahlweise ein (nicht dargestelltes) Federelement oder einen anderen
Mechanismus, um ein Stellglied 106 (1) in eine
Standardstellung vorzuspannen, obgleich man Vorspannungsmechanismen
nicht in allen Ausführungsformen
findet. Die Schaltkontakte 212 entsprechen konzeptionell
den in 1 gezeigten verschiedenen Schaltern 102A–B.
-
Die
Schaltkontakte 212 liefern im Allgemeinen ein Ausgangssignal,
das aus zwei Referenzspannungen (wie zum Beispiel einer hohen Referenzspannung
(z.B. Vref) und einer niedrigen Referenzspannung (z.B. Erdung))
sowie einem Zwischenwert ausgewählt
wird. In einer beispielhaften Ausführungsform ist Vref die gleiche
Referenzspannung, die an eine digitale Schaltungsanordnung im Fahrzeug 100 (1)
geliefert wird, und kann die gleiche Referenzspannung sein, die
an den A/D-Wandler 202 geliefert wird. In verschiedenen
Ausführungsformen
liegt Vref von der Größenordnung
von etwa fünf
Volt, obgleich andere Ausführungsformen
weit variierende Referenzspannungen nutzen können. Der von den Kontakten 212 gelieferte
Zwischenwert kann einem offenen Stromkreis (zum Beispiel mit keiner
Referenzspannung verbunden) entsprechen oder kann irgendeinen Zwischenwert
zwischen der oberen und unteren Referenzspannung wider spiegeln.
Ein Zwischenzustand offener Stromkreis kann für viele Anwendungen wünschenswert
sein, da ein offener Stromkreis typischerweise keinen parasitären Strom
auf der Signalleitung 106 ziehen wird, wenn der Schalter
im Zwischenzustand ist, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
Außerdem
ist der Zustand eines offenen Stromkreises unter Verwendung herkömmlicher
Niederstromschalterkontakte 212 mit drei Stellungen verhältnismäßig einfach
auszuführen.
-
Die
Kontakte 212 sind daher betätigbar, um ein ternäres Signal 106 zu
liefern, das aus den beiden Referenzsignalen (zum Beispiel Vref
und Erdung im Beispiel von 2) und einem
Zwischenzustand ausgewählt wird.
Dieses Signal 106 wird an eine Decodiererschaltung in einer
oder mehreren Fahrzeugkomponenten (zum Beispiel Komponenten 104, 110 in 1)
soweit erforderlich geliefert. In verschiedenen Ausführungsformen ist
der Schaltkontakt 212 mit drei Zuständen einfach eine Einrichtung
mit mehreren Stellungen, die nur zwischen den beiden Referenzspannungen
(zum Beispiel Leistung und Erdung) und einer Stellung für einen
offenen Stromkreis oder einen anderen Zwischenzustand auswählt. Es
ist nicht erforderlich, dass der Kontakt irgendeine Spannungsteilung
liefert, und folglich erfordert er keine elektrischen Widerstände, Kondensatoren oder
anderen Signalverarbeitungskomponenten, die von einer einfachen
Auswahlvorrichtung verschieden sind. In verschiedenen Ausführungsformen
schließt
der Schalter 212 wahlweise eine Fähigkeit zum mechanischen Verriegeln
ein, so dass nur ein Zustand (zum Beispiel Leistung, Erdung, Zwischenzustand)
zu einer gegebenen Zeit ausgewählt
werden kann.
-
Die
durch die Kontakte 212 erzeugten Signale 106 werden
an einer Spannungsteilerschaltung 216 oder dergleichen
an einer Komponente 104, 110 (1)
empfangen. Wie in 2 dargestellt ist, enthält eine beispielhafte
Spannungsteilerschaltung 216 geeigneterweise einen ersten
Widerstand 206 und einen zweiten Widerstand 208,
die mit den gleichen hohen bzw. niedrigen Referenzsignalen gekoppelt
sind, die an die Kontakte 212 geliefert werden. Diese Widerstände 206, 208 sind
an einem gemeinsamen Knoten 218 verbunden, der auch das
ternäre
Signal 106 vom Schalter 212 soweit erforderlich
empfängt.
In der in 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform
ist der Widerstand 206 mit der oberen Referenzspannung
Vref 214 verbunden dargestellt, während der Widerstand 208 mit
der Erdung verbunden ist. Die Widerstände 206 und 208 dienen daher
als Pull-down- bzw.
Pull-up-Widerstände,
wenn die Signale 106 der Erdung und Vref entsprechen. Während die
Werte der Widerstände 206, 208 von
Ausführungsform
zu Ausführungsform
variieren, können
die Werte so ausgewählt
werden, dass sie einander ungefähr
gleich sind, so dass der gemeinsame Knoten auf eine Spannung von
ungefähr
der halben Vref-Spannung gezogen wird, wenn durch den Kontakt 212 ein
offener Stromkreis erzeugt wird. Daher können soweit erforderlich drei
separate Spannungssignale (d.h. Erdung, Vref/2, Vref) am gemeinsamen
Knoten 218 geliefert werden. Alternativ dazu kann die Größe der Zwischenspannung
eingestellt werden, indem die jeweiligen Werte der Widerstände 206, 208 entsprechend
ausgewählt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen
werden die Widerstände 206, 208 beide
so ausgewählt,
dass sie einen Widerstandswert in der Größenordnung von etwa 1–50 kOhm,
zum Beispiel etwa 10 kOhm, haben, obgleich beliebige andere Werte
in einem weiten Feld alternativer Ausführungsformen verwendet werden könnten. Verhältnismäßig hohe
Widerstandswerte können
beim Einsparen von Leistung und Wärme helfen, indem die von Vref
zur Erdung fließende
Strommenge reduziert wird, obgleich alternative Ausführungsformen verschiedene
Werte für
Widerstände 206, 208 verwenden
können.
-
Ternäre Spannungen,
die am gemeinsamen Knoten 218 vorliegen, werden an einen
Analog-Digital-Wandler 202 geliefert, um die Signale 204 soweit erforderlich
zu decodieren und zu verarbeiten. In verschiedenen Ausführungsformen
ist der A/D-Wandler 202 mit einem Prozessor, Controller,
Decodierer, einem Fern-Eingabe/Ausgabe-Kasten oder dergleichen verbunden.
Alternativ dazu kann der A/D-Wandler 202 eine Komparatorschaltung,
eine A/D-Schaltung mit Pipeline oder eine andere Umwandlungsschaltung
sein, die imstande ist, digitale Darstellungen 214 der
empfangenen analogen Signale 204 zu liefern. In einer beispielhaften Ausführungsform
erkennt der A/D-Wandler 202 die hohen und niedrigen Referenzspannungen
und nimmt Zwischenwerte an, die sich auf den Zwischenzustand beziehen.
In Ausführungsformen,
worin Vref beispielsweise gleich etwa fünf Volt ist, kann der A/D-Wandler
Spannungen unter etwa ein Volt als "niedrige" Spannung, Spannungen oberhalb etwa
vier Volt als "hohe" Spannung und Spannungen
zwischen ein und vier Volt als Zwischenspannungen erkennen. Die
speziellen Toleranzen und Werte, die vom A/D-Wandler 202 verarbeitet
werden, können
in anderen Ausführungsformen
variieren.
-
Wie
oben beschrieben wurde, können
dann ternäre
Signale 106 von den Kontakten 212 erzeugt, über einen
einzigen Träger übertragen
und von dem A/D-Wandler 202 in Verbindung mit der Spannungsteilerschaltung 216 decodiert
werden. Zwischensignale, die nicht den traditionellen "hohen" oder "niedrigen" Ausgaben des Kontakts 212 entsprechen,
werden durch die Spannungsteilerschaltung 216 skaliert,
um eine bekannte Zwischenspannung zu erzeugen, die vom A/D-Wandler 202 soweit
erforderlich abgefühlt
und verarbeitet werden kann. Auf diese Weise können die herkömmlichen
Schaltkontakte 212 und elektrischen Leitungen genutzt werden,
um anstelle von (oder zusätzlich
zu) binären
Signalen ternäre
Signale zu übertragen,
wodurch die Informationsmenge, die über einen einzigen Leiter transportiert
werden kann, erhöht
wird. Dieses Konzept kann über
einen weiten Bereich von kraftfahrzeugtechnischen und ande ren Anwendungen
einschließlich
einer Getriebesteuerung, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird,
ausgebeutet werden.
-
Bezug
nehmend auf 3 enthält eine alternative Ausführungsform 300 eines
Schaltkreises geeigneterweise einen zusätzlichen Spannungsteiler 308 zusätzlich zum
Kontakt 212, der Teilerschaltung 216 und dem A/D-Wandler 202,
die oben in Verbindung mit 2 beschrieben
wurden. Die in 3 gezeigte Schaltung kann einen
zusätzlichen
Nutzen liefern, wenn ein oder mehrere Referenzspannungen (zum Beispiel
Vref), die an den A/D-Wandler 202 geliefert werden, nicht
zur Verfügung
stehen oder nicht zweckmäßig sind,
um einen Kontakt 212 zu schaffen. In diesem Fall kann eine
andere zweckmäßige Referenzspannung
(zum Beispiel eine Fahrzeugbatterie B+, ein Gang/Kurbelsignal (engl.
Run/crank signal) oder dergleichen) an den Kontakt 212 und/oder
die Spannungsteilerschaltung 216 wie dargestellt geliefert
werden. Unter Verwendung der oben beschriebenen Konzepte liefert
diese Anordnung drei verschiedene Spannungen (Erdung, B+/2 und B+)
am gemeinsamen Knoten 204. Diese Spannungen können jedoch
gegenüber
jenen außerhalb
der Skalen der von einer herkömmlichen
A/D-Schaltungsanordnung 202 erwarteten liegen, da beispielhafte
Fahrzeugbatteriespannungen in der Größenordnung von etwa zwölf Volt
liegen können.
Demgemäß werden
die am gemeinsamen Knoten 204 vorliegenden Spannungen mit
einem zweiten Spannungsteiler 308 skaliert, um Eingangssignale 306 zu
liefern, die innerhalb des Empfindlichkeitsbereichs für den A/D-Wandler 202 liegen.
-
In
einer beispielhaften Ausführungsform
enthält
der Spannungsteiler 308 zwei oder mehr Widerstände 302 und 304,
die zwischen einem gemeinsamen Knoten 218 und dem Eingang 306 zum
A/D-Wandler 202 elektrisch angeordnet sind. In 3 ist
der Widerstand 302 zwischen Knoten 208 und 306 dargestellt,
wobei ein Widerstand 304 zwischen dem Knoten 306 und
der Erdung dargestellt ist. Verschiedene andere Teilerschaltungen 308 könnten jedoch
unter einfacher Anwendung des Ohmschen Gesetzes formuliert bzw.
ausgebildet werden. Ähnlich
können
die Werte von Widerständen 302 und 304 basierend
auf der gewünschten
Skalierung der Spannungen zwischen den Knoten 218 und 306 auf
jeden beliebigen Wert ausgelegt werden, obgleich eine Auslegung
der beiden Widerstände
derart, dass sie ungefähr
gleiche Werte haben, für
die Schaltung 300 ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis liefern
kann.
-
Unter
Verwendung der oben dargelegten Konzepte kann ein weiter Bereich
von Steuerungsschaltungen und Steueranwendungen, insbesondere innerhalb
kraftfahrzeugtechnischer und anderer Fahrzeugeinrichtungen, entworfen
werden. Wie oben erwähnt
wurde, können
die von den Kontakten 212 erzeugten binären und/oder ternären Signale 106 verwendet
werden, um Steuerungsdaten an eine beliebige Anzahl von Fahrzeugkomponenten
wie zum Beispiel ein Getriebesteuerungsmodul 104 (1)
zu liefern. Mit Verweis auf 4 nun bildet
das Steuerungsmodul 104 geeigneterweise die verschiedenen
Stellungen 404, 406, 408 von Kontakten 212A–B auf entsprechende
Betriebszustände
ab, die durch die Signale 107 und/oder 109 repräsentiert
werden können,
die jeweils an einen Anzeiger 105 und/oder Controller 110 (1)
geliefert werden. Wie oben beschrieben wurde, enthält das Steuerungsmodul 104 geeigneterweise
einen oder mehrere Prozessoren oder andere Prozessoren 402 (oder
kommuniziert zumindest mit diesen), die einen A/D-Wandler 202 und
eine Spannungsteilerschaltung 210 enthalten und/oder mit
diesen kommunizieren, um ternäre
Signale 106A–B
von Kontakten 212 zu empfangen. Die digitalen Signale 214,
die vom A/D-Wandler 202 erzeugt werden, werden soweit erforderlich
vom Controller 402 verarbeitet, um auf die an den Kontakten 212 empfangene
Eingabe mit drei Zuständen
zu antworten. Dementsprechend wird eine Abbildung zwischen Zuständen 404, 406 und 408 typi scherweise
vom Controller 402 verarbeitet, obgleich alternative Ausführungsformen
eine Signalverarbeitung in zusätzlichen
oder alternativen Teilen eines Systems 400 einschließen können. Signale 214,
die von den Kontakten 212 empfangen werden, können in
jeder geeigneten Weise verarbeitet und in einer weiteren Ausführungsform
in einem digitalen Speicher 403 (oder einer anderen Stelle)
soweit erforderlich gespeichert werden. Obgleich als separate Komponenten
in 4 dargestellt können ein Speicher 403 und
Prozessor 402 logisch und/oder physisch in beliebiger Weise
integriert werden. Alternativ dazu können der Speicher 403 und Prozessor 402 einfach über einen
Bus oder eine andere Datenübertragungsverbindung
soweit erforderlich kommunizieren.
-
Obgleich 4 eine
beispielhafte Ausführungsform
zeigt, worin ein Controller 402 mit zwei Schaltkontakten 212A–B kommuniziert,
können
andere Ausführungsformen
eine beliebige Anzahl oder Anordnung von Schaltkontakten 212 nutzen,
wie im Folgenden vollständiger
beschrieben wird. Die verschiedenen Ausgaben 214A–B der Schaltanordnung
können
durch den Controller 402, durch eine separate Verarbeitungslogik
oder in irgendeiner anderen Weise kombiniert oder auf andere Weise
verarbeitet werden, um zu geeigneten Befehlen zu gelangen, die an
das Getriebe 110 geliefert werden. Die Befehle, die sich
aus dieser Verarbeitung ergeben, können verwendet werden, um das
Getriebe 110 zum Beispiel in einen gewünschten Zustand zu versetzen
oder die Leistung oder den Status der Einrichtung auf andere Weise
zu verstellen. In verschiedenen Ausführungsformen wird ein gewünschter
Zustand des Getriebes 110 bestimmt, indem die verschiedenen
Eingangssignale 214A–B,
die von den Kontakten 212A–B (jeweils) empfangen werden,
verarbeitet werden. Diese Verarbeitung kann in beliebiger Weise
ausgeführt
werden, einschließlich
einer Ausführung
einer logischen UND-Operation an den verschiedenen Signalen 214A–B, eines
Prüfens
der Werte von Signalen 214A–B gegen eine Nachschlagetabelle
oder eine andere Datenstruktur, die in einem Speicher 403 (oder
anderswo) gehalten wird, oder gemäß irgendeiner anderen Technik.
Unter Verwendung der hierin beschriebenen verschiedenen Signalgebungs-
und Verarbeitungstechniken kann der gewünschte Zustand des Getriebes 110 den
kollektiven Wert mit verschiedenen Eingangssignalen 214A–B bestimmt
werden.
-
Wie
hierin verwendet wird auf einen Eingangszustand 404 willkürlich als "1" oder "hoch" verwiesen, und
er entspricht einem Kurzschluss mit Vref, B+ oder irgendeiner anderen
hohen Referenzspannung. Ähnlich wird
willkürlich
auf einen Eingangszustand 408 als "0" oder "niedrig" verwiesen, und er
entspricht einem Kurzschluss mit der Erdung oder irgendeiner anderen
geeigneten niedrigen Referenzspannung. Ein dazwischen liegender
Eingabezustand 406 wird willkürlich als "Wert" oder "v" beschrieben und kann einem offenen
Stromkreis oder einem anderen Zwischenzustand des Schalters 212 entsprechen.
Obgleich diese Bezeichnungen hierin aus Gründen der Konsistenz bzw. Einheitlichkeit
und des leichten Verständnisses
verwendet werden, können
die ternären
Zustände
unter Verwendung anderer Identifikatoren wie zum Beispiel "0", "1" und "2", "A", "B" und "C" oder
in irgendeiner anderen zweckmäßigen Weise äquivalent
beschrieben werden. Die hierin genutzten Bezeichnungs- und Signalkonventionen
können
daher in beliebiger Weise über
ein weites Feld äquivalenter
Ausführungsformen
modifiziert werden.
-
Ternäre Schalter
(wahlweise in Kombination mit binären oder anderen Schaltern)
können
verwendet werden, um die Robustheit der verschiedenen Steuerungssysteme
einschließlich
der in einer Getriebesteuerung verwendeten zu verbessern. Verschiedene
Techniken zum Verbessern der Robustheit und Sicherheit werden in
Verbindung mit den im Folgenden dargestellten Ausführungsformen
beschrieben. Im Allgemeinen kann je doch ein Zwischenzustand 406 der
Kontakte 212 genutzt werden, um einen Zustand "Energie aus", "Standard" oder "keine Änderung" zu repräsentieren,
da der offene Stromkreis bewirkt, dass geringer oder kein Strom
von Kontakten 212 fließt,
wodurch elektrische Leistung gespart wird. Da Störungen eines "offenen Stromkreises" in der Praxis typischerweise
wahrscheinlicher auftreten als fehlerhafte Kurzschlüsse mit
irgendeiner Referenzspannung, können
die wahrscheinlicheren fehlerhaften Bedingungen (zum Beispiel offener Stromkreis)
genutzt werden, um am wenigsten störende (engl. disruptive) Zustände der
Einrichtung 110 zu repräsentieren,
um Robustheit zu bewahren. Anders gesagt können offene Stromkreise diagnostiziert
werden, indem unerwartete Zwischenwerte (z.B. "v"),
die an einem oder mehreren Signaleingängen vorliegen, identifiziert
werden. Wieder können
die verschiedenen Zustände
von Kontakten 212, die hierin beschrieben sind, in beliebiger
Weise neu zugeordnet werden, um die verschiedenen Eingaben und/oder
Betriebszustände
der Komponenten 104 und 110 soweit erforderlich
zu repräsentieren.
-
Unter
Verwendung der Konzepte einer ternären Schaltung können wie
im Folgenden dargelegt verschiedene beispielhafte Abbildungen von
Kontakten 212 für
ein Fahrzeuggetriebe und andere Anwendungen definiert werden. Bei
Fahrzeuggetrieben sind im Allgemeinen zwei oder mehr Schaltkontakte 212 nahe
einem Stellglied 108 angeordnet, wobei die Ausgaben der
Schalter den verschiedenen Zuständen/Stellungen
des Stellglieds 108 entsprechen. Jede Stellung des Stellglieds 108 repräsentiert
wiederum einen gewünschten
Betriebsmodus des Getriebes 110. In solchen Ausführungsformen
kann oder können
ein oder mehrere Controller 402 genutzt werden, um die
verschiedenen Zustände
mehrerer unabhängiger
Schaltkontakte 212A–B
zu decodieren, um die Lage des Stellglieds 108 zu identifizieren,
die wiederum einen gewünschten
Betriebszustand des Getriebes 110 identifiziert. Obgleich 4 zwei
Signalkontakte 212A–B
zeigt, die zwei ternäre
Signale 106A–B
an einen gemeinsamen Controller 402 liefern, ist es jedoch
nicht notwendig, dass alle Ausführungsformen
derart ausgebildet sind. Im Gegenteil können die Eingangssignale 106 an
eine beliebige Anzahl separater Controller 402 und/oder
Steuerungsmodule 104 geliefert werden, die in irgendeinem
Teil des Fahrzeugs 100 liegen (1). Ferner
kann eine beliebige Anzahl binärer,
ternärer
und/oder anderer Arten von Schaltkontakten 212 miteinander
verbunden oder auf andere Weise miteinander gemischt werden, um
Schaltanordnungen eines beliebigen Typs zu erzeugen. Die oben und
im Folgenden beschriebenen Konzepte können daher ohne weiteres implementiert
und erweitert werden, um ein weites Feld von Systemen der Zustandsauswahl/anzeige
zu schaffen, die für
Fahrzeuggetriebe geeignet sind, und können auch Anwendungen in anderen Einrichtungen
finden.
-
Nun
auf 5 Bezug nehmend ermöglicht eine beispielhafte Architektur,
um ein robustes Getriebesteuerungssystem 500 auszuführen, geeigneterweise,
dass eine beliebige Anzahl von Steuerungsmodulen 104A–C mit einer
beliebigen Anzahl ternärer
Schaltkontakte 212A–D
und/oder diskreter Schaltkontakte 502–504 in Wechselwirkung
tritt. Jedes Steuerungsmodul 104A–C kann mit den anderen Modulen 104 und/oder
mit einer anderen externen Schaltanordnung zur Berechnung kommunizieren,
um Eingangssignalwerte und/oder andere Daten gemeinsam zu nutzen.
In der in 5 dargestellten beispielhaften
Ausführungsform
kommunizieren Module 104A–C geeigneterweise über einen
Bus 506 miteinander, obgleich die Module alternativ dazu über irgendwelche
verdrahtete, drahtlose, optische oder andere Signalübertragungsmedien kommunizieren
können.
Als Folge der modularen Struktur des Systems 500 können die
verschiedenen Signaleingaben 106A–F an ein beliebiges Verarbeitungsmodul 104A–C geliefert
werden, das einen geeigneten Eingaberaum hat. Falls beispielsweise
ein bestimmtes ETRS-Modul nicht genügend Eingaberaum hat, könnten zusätzliche
Eingänge
an einem ECM oder einer anderen Komponente genutzt werden, um Übertragungsschaltdaten
zu empfangen, und Signalwerte können
unter Verwendung des Busses 506 oder eines anderen Mediums
soweit erforderlich zwischen Komponenten ausgetauscht werden. Folglich
wird nicht verlangt, dass alle Eingangssignale 106A–F an ein
gemeinsames Steuerungsmodul 104 geliefert werden.
-
Das
in 5 dargestellte beispielhafte Steuerungssystem 500 enthält vier
ternäre
Schaltkontakte 212A–D
und zwei diskrete Schaltkontakte 502–504, um sechs Betriebszustände des
Getriebes 110 robust zu repräsentieren. Die Kontakte 212A–B dieser
Ausführungsform
liefern wie dargestellt ternäre
Eingangssignale 106A–B
an ein Steuerungsmodul 104, die Kontakte 212C–D liefern
ternäre
Eingangssignale 106C–D
an ein Steuerungsmodul 104B, und diskrete Kontakte 502 und 504 liefern
diskrete Eingangssignale 106E und 106F an ein
Steuerungsmodul 104. Wie oben diskutiert wurde, könnten die
verschiedenen Eingangssignale 106A–F zu einer beliebigen Anzahl
von Steuerungsmodulen 104 in beliebiger Kombination geroutet
oder auf andere Weise geliefert werden. Ferner können einige oder alle Eingangssignale 106A–F in einer
alternativen, aber äquivalenten
Ausführungsform
an mehrere Steuerungsmodule 104 geliefert werden. 5 zeigt
auch eine mechanische Verriegelung zwischen Kontakten 212A und 212B sowie
zwischen Kontakten 212C und 212D und zwischen
Kontakten 502 und 504. Die Kontakte 212A und 212B beispielsweise
können
so miteinander verriegelt werden, dass, wenn ein Kontakt im "hohen" (z.B. B+) Zustand
ist, der andere im "niedrigen" (z.B. Erdungs-)
Zustand ist, und so, dass jeder der Kontakte 212A–B gleichzeitig
im Zwischenzustand (v) ist. Ähnliche
Beschränkungen
können
den anderen Kontakten 212C–D, 502 und 504 auferlegt
werden. Indem die verschiedenen Schaltkontakte in Bezug aufeinander
mechanisch verriegelt werden, kön nen
die relativen Zustände
der Kontakteinstellungen fixiert werden, wodurch die Sicherheit
und Robustheit weiter verbessert werden.
-
Die
verschiedenen Signalwerte, die genutzt werden, um die Stellungen
des Stellglieds 108 zu repräsentieren (die wiederum den
Betriebszuständen
des Getriebes 110 entsprechen), können in beliebiger Weise zugeordnet
und verarbeitet werden. In verschiedenen Ausführungsformen werden Signalwerte
zugeordnet, um Robustheit zu maximieren. In herkömmlichen Ausführungsformen,
worin man annehmen kann, dass Störungen
eines offenen Stromkreises wahrscheinlicher als beispielsweise Störungen "Kurzschluss mit der
Erdung" oder Störungen "Kurzschluss mit der
Batterie" sind,
können
Signalwerte zugeordnet werden, um zu ermöglichen, dass die wahrscheinlichsten
Störungen
(in diesem Fall Störungen
eines offenen Stromkreises) ohne weiteres diagnostiziert werden.
Ein unerwartetes Auftreten eines offenen Stromkreises (entsprechend
einem beobachteten 'Zwischenwert' auf einer beliebigen
Signalleitung 106) kann daher leicht das Auftreten einer Störung anzeigen.
Ein beispielhaftes Schema, um Eingabewerte von Signalen 106A–F und verschiedene
Betriebszustände
eines Getriebes 110 abzubilden, ist in einer Inset-Tabelle 550 von 5 dargestellt,
obgleich irgendein anderes Abbildungsschema in einem weiten Feld
von alternativen Ausführungsformen
genutzt werden könnte.
In dem in Tabelle 550 dargestellten Schema werden Betriebsmodi
durch entgegengesetzte Referenzwerte auf den beiden Signalen 106,
die an irgendeinem Steuerungsmodul 104 empfangen werden,
und durch Zwischenwerte auf den verbleibenden ternären Signalen 106 identifiziert.
Da der Zwischenwert mit einer Bedingung eines offenen Stromkreises
erzeugt werden kann, kann die Verwendung des Zwischenwertes, um Standard-
oder am häufigsten
auftretende Zustände
zu repräsentieren,
den vom System 500 verbrauchten Strombetrag verringern.
-
Die
verschiedenen Zustände
1–6, die
in Tabelle 550 dargestellt sind, können auf Betriebsmodi (z.B. "Parken", "Rückwärts", "Neutral", "Fahren", "zweiter Gang", "Niedrig" und dergleichen)
in beliebiger Weise abgebildet werden. Das heisst, jeder beliebige
Zustand kann zugeordnet werden, um einen beliebigen Betriebsmodus
des Getriebes 110 zu repräsentieren. Unter Verwendung
des in Tabelle 550 gezeigten Schemas können Bestimmungen verschiedener
Zustände
zwischen verschiedenen Modulen 104 soweit erforderlich
leicht getrennt oder miteinander verbunden werden. Einige oder alle
sechs Eingangssignale 106A–F können mit einer logischen UND-Operation
verarbeitet werden, und/oder auf diese kann in einer Nachfragetabelle
Bezug genommen werden, um die aktuelle Stellung des Stellglieds 108 und
daher den gewünschten
Zustand des gewünschten
Getriebes 110 zu ermitteln. In verschiedenen Ausführungsformen
tauschen zumindest Module 104A und 104B Signalinformationen
auf einer beliebigen periodischen oder anderen Basis aus. In solchen Ausführungsformen
werden Informationen zwischen Modulen 104 in Zeitintervallen
ausgetauscht, die größer als
beliebige anwendbare Prellzeiten von Signalkontakten 212,
aber geringer als irgendwelche anwendbaren menschlichen Faktoren,
Sicherheits- oder andere Zeitbeschränkungen (welche in der Größenordnung
von 50 Millisekunden oder ähnlich
liegen können)
sind. In einer beispielhaften Ausführungsform werden Signalinformationen
in der Größenordnung
etwa alle 2 Millisekunden ausgetauscht, obgleich andere Ausführungsformen weit
variierende Austauschzeiten aufweisen können.
-
Das
in Tabelle 550 dargestellte beispielhafte Schema von Signalrepräsentationen
ist sehr robust, was bedeutet, dass Signalstörungen extrem unwahrscheinlich
sind und/oder ohne weiteres festgestellt werden. In verschiedenen
Ausführungsformen
entsprechen Zustände
1–4 von
Tabelle 550 im Allgemeinen den primären Betriebsmodi des Getriebes 110 (z.B. "Parken", "Rückwärts", "Neutral" und "Fahren"). Indem Zustände 5 und 6
(welche in erster Linie durch Signale 106E und 106F bestimmt
sind) in Tabelle 550 beispielsweise auf nicht häufig genutzte
oder weniger kritische Getriebemodi (z.B. zweiter Gang oder Niedrig)
abgebildet werden, können
die Signale 106E–F
im Falle einer Störungsbedingung
auf einem oder mehreren Eingängen 106A–D ignoriert
werden. Die in Tabelle 550 dargestellte Signalgebungsanordnung
liefert zusätzliche
Robustheit insofern, als mindestens zwei Signale 106A–F einen
Wert ändern,
um irgendeinen Zustandsübergang
am Getriebe 110 zu erzeugen. Falls irgendein Eingangssignal 106A–F aufgrund
einer Störung
oder anderer Bedingungen nicht verfügbar wird, kann als Folge der
gewünschte
Zustand des Getriebes 110 noch aus den verbleibenden Signalwerten
bestimmt werden. Außerdem
kann das nicht verfügbare
Signal ohne weiteres durch das unerwartete Auftreten der Bedingung
eines offenen Stromkreises oder Zwischenwertes identifiziert werden.
Signalwerte 106A–F
können
auch im Speicher (z.B. Speicher 403 in 4)
gespeichert und gegen nachfolgende Signalwerte verglichen werden,
um die Systemrobustheit weiter zu steigern.
-
Nach 6 weist
nun eine alternative Ausführungsform
eines Getriebesteuerungssystems 600 in geeigneter Weise
drei ternäre
Eingangssignale 106A–C
und zwei diskrete/binäre
Eingangssignale 106D–E
auf, um sechs robuste Betriebszustände zu repräsentieren. Obgleich das in 6 dargestellte
beispielhafte System 600 ein einziges Steuerungsmodul 104 enthält, könnten alternative
Ausführungsformen
die Verarbeitung eines oder mehrerer Signale 106A–E in ein
oder mehrere zusätzliche
Steuerungsmodule wie oben diskutiert trennen. Diskrete Eingangssignale 106D–E beispielsweise
können
von ternären
Eingangssignalen 106A–C
in einer alternativen Ausführungsform
separat verarbeitet werden. In noch weiteren Ausführungsformen
könnten diskrete
Schaltkontakte 502 und 504 und diskrete Signale 106B–E ganz
eliminiert oder durch eine oder mehrere ter näre Strukturen ersetzt werden,
wie im folgenden vollständiger
beschrieben wird.
-
Zwei
robuste Signalabbildungsschemata sind in Inset-Tabellen 625 und 650 von 6 dargestellt,
wobei ein beliebiger Zustand in irgendeiner Tabelle einem beliebigen
Betriebsmodus eines Getriebes 110 entspricht. In verschiedenen
Ausführungsformen
entsprechen Zustände
1–4 in
den Tabellen 325 und 350 den primären Betriebsmodi
des Getriebes 110 (z.B. "Parken", "Rückwärts", "Neutral" und "Fahren"), und Zustände 5–6 entsprechen
den weniger häufigen
Betriebsmodi (z.B. D2, D3 "zweiter
Gang", "niedriger Gang" oder dergleichen).
In solchen Ausführungsformen
werden weniger genutzte Modi durch diskrete Eingaben 106D–E ausgewählt, um
die Robustheit des Systems 600 weiter zu verbessern. Falls
in solchen Ausführungsformen irgendein
einzelnes Auftreten einer Bedingung eines offenen Stromkreises (z.B.
eines "Zwischenwertes" oder "v") an irgendeinem Eingangssignal 106A–C stattfinden
würde,
können
die diskreten Eingaben 106D–E (zusammen mit dem fehlerhaften
Eingangssignal) zeitweise ignoriert werden, dennoch kann der Betriebszustand aus
Zuständen
1–4 unter
Verwendung der verbleibenden zwei ternären Eingangssignale ausgewählt werden. Falls
z.B. Input2 ausfallen würde,
können
die verbleibenden Werte Input1 und Input3 noch verwendet werden, um
Zustände
1–4 auszuwählen oder
anzuzeigen.
-
Wie
die in 5 oben präsentierte
Ausführungsform
erfordert für
eine verbesserte Robustheit jeglicher Übergang von einem Zustand in
einen anderen in einer Tabelle 325 oder 350 zumindest
zwei Signalübergänge. Ein Übergang
von Zustand 1 nach Zustand 2 in der Tabelle 325 könnte z.B.
nur als Antwort darauf auftreten, dass ein Signal 106B ("Input2") von einem niedrigen
Wert ("0") zu einem hohen
Wert ("1") übergeht, während Signal 106C ("Input3") von einem hohen
Wert ("1") zu einem niedrigen Wert
("0") übergeht. Ähnlich könnte ein Übergang
von Zustand 2 nach Zustand 4 nur aus Signalen 106A und 106C ("Input1" bzw. "Input3") resultieren, die
gleichzeitig von einem niedrigen Wert ("0")
zu einem hohen Wert ("1") übergehen.
Falls nur ein Signalübergang
stattfinden würde,
würde die
resultierende Kombination von Signalwerten zu keinem Zustand von
Tabelle 325 passen, wodurch eine Störung angezeigt wird. Außerdem könnte die
Quelle der Störung
ohne weiteres identifiziert werden, indem aktuelle Signalwerte mit
vergangenen Werten verglichen werden, die in einem Speicher (z.B.
dem Speicher 403 in 4) gespeichert
wurden. Ähnliche
Ergebnisse könnten
unter Verwendung der in Tabelle 650 dargestellten Signalabbildung
erhalten werden. Tatsächlich
sind die in Tabellen 325 und 350 dargestellten
Zustandswerte zueinander komplementär, wobei jede Zustandstabelle
Störungsbedingungen
für die
andere Tabelle repräsentiert.
Das heisst, ein etwaiges Auftreten eines Zustandes in Tabelle 350 würde ohne
weiteres eine Störungsbedingung
gemäß den Zustandsabbildungen
von Tabelle 325 anzeigen und umgekehrt. Man beachte, dass,
obgleich das Logikdiagramm des Systems 600 gemäß dem Schema von
Tabelle 325 verdrahtete Schaltkontakte 212A–212C darstellt,
das Schema der Tabelle 350 ohne weiteres implementiert
werden könnte,
indem die am Schaltkontakt 212A angelegten Batterie- und
Erdungsverbindungen einfach vertauscht werden. Eine Signalabbildung
oder ein beliebiges Verdrahtungsschema könnte wieder in einem breiten
Feld alternativer Ausführungsformen
verwendet werden.
-
Durch
eine geeignete Anordnung der elektrischen Kontakte bezüglich des
Stellglieds 108 können
eindeutige Kombinationen von Signalen 106A–F für jede Stellung
des Stellglieds 108 erzeugt werden. Bezug nehmend auf 7 enthält nun ein
beispielhaftes Schaltsystem 700, das zum Repräsentieren
der vier primären Betriebszustände des
Getriebes 110 (1) mit drei ternären Signalen 106A–D geeignet
ist, in geeigneter Weise eine beliebige Anzahl von Elektroden, elektrischen
Kontakten oder anderen leitenden Elementen 702, 704, 708, 712, 714, 716 und 718,
die angeordnet sind, um vier eindeutige Stellungen 720–723 für das Stellglied 108 zu
erzeugen. Einige oder alle Stellungen 720–723 entsprechen
soweit erforderlich Betriebsmodi des Getriebes. Das in 7 dargestellte
Layout 700 könnte
z.B. genutzt werden, um Zustände
1–4 zu
implementieren, die in der Inset-Tabelle 750 dargestellt
sind (welche Zuständen
1–4 von
Tabelle 625 von 6 entspricht). Tabelle 750 zeigt
ein Beispiel eines robusten Signalgebungsschemas, das ermöglicht,
dass der Zustand des Getriebes 110 bestimmt wird, selbst
wenn irgendein Eingangssignal 106A–C nicht verfügbar werden
würde. Dies
verhält
sich so, weil ein Übergang
zwischen den in Tabelle 750 gezeigten Zuständen zwei
Signalwertübergänge (z.B.
Niedrig nach Hoch oder Hoch nach Niedrig) erfordern würde. Obgleich
in 7 nicht dargestellt könnten zusätzliche Zustände (Zustände 5–6 in Tabelle 625)
durch zusätzliche
Elektroden vorgesehen werden. Während
das Stellglied 108 sich über die verschiedenen Betriebsstellungen 720–723 bewegt,
wechselwirkt das Stellglied 108 elektrisch mit den verschiedenen
Kontakten 702–718,
um elektrische Signale 106A–C zu erzeugen, die die Stellung 720–723 des
Stellglieds 108 anzeigen, welche wiederum im Allgemeinen
einem gewünschten
Betriebszustand des Getriebes 110 entspricht. Wie in 7 gezeigt
kooperieren Elektroden 702 und 704 in geeigneter
Weise mit dem Stellglied 108, um ein erstes Eingangssignal
(Input1) 106A zu liefern, die Elektroden 706, 708, 710 und 712 kooperieren
mit dem Stellglied 108, um ein zweites Eingangssignal (Input2) 106B zu
liefern, und die Elektroden 714, 716 und 718 kooperieren
mit dem Stellglied 108, um ein drittes Eingangssignal (Input3) 106C soweit
erforderlich zu liefern. Die verschiedenen elektrischen Kontakte
sind in geeigneter Weise mit entsprechenden Referenzspannungen (z.B.
Erdung, Batteriespannung B+ oder dergleichen) gekoppelt. Während das
Stellglied 108 mit den verschiedenen Elektroden in Kontakt
kommt, werden die an die ver schiedenen Elektroden angelegten Spannungen
als elektrische Signale 106A–C geliefert. Falls ein Signal 106A–C nicht
mit einer Elektrode mit vordefinierter Spannung (z.B. Erdung B+
oder dergleichen) in Kontakt steht, wird für dieses Signal eine Bedingung
eines offenen Stromkreises erzeugt. Diese Bedingung würde in der
in 7 dargestellten beispielhaften Ausführungsform
nur im Fall einer unterbrochenen elektrischen Verbindung oder anderen
Störung
auftreten, obgleich alternative Ausführungsformen absichtlich Bedingungen
eines offenen Stromkreises erzeugen können, um den oben beschriebenen
ternären
Zustand "Zwischenwert" auszunutzen.
-
Die
Signale 106A–C
können
an einen A/D-Wandler 202 weitergeleitet und soweit erforderlich
an einem Controller 402 richtig decodiert werden. Eine
Decodierung kann durch jede beliebige diskrete oder integrierte Verarbeitungsschaltung
bewerkstelligt werden, durch eine digitale Verarbeitung (z.B. unter
Verwendung einer Nachschlagetabelle oder anderer Datenstrukturen)
oder durch irgendeine andere Technik bewerkstelligt werden. Als
Ergebnis können
die kollektiven Werte von Signalen 106A–C an einem oder mehreren Steuerungsmodulen 104 decodiert
werden, um die Stellung 720–723 des Stellglieds 108 bezüglich der
verschiedenen Elektroden 702–718 zu bestimmen,
die wiederum einen gewünschten
Betriebszustand eines Getriebes 110 anzeigt, der vom Fahrer
des Fahrzeugs ausgewählt
wurde. Diese Decodierung kann unter Verwendung herkömmlicher
logischer Operationen (z.B. eines logischen UND der empfangenen
verschiedenen Signalwerte), einer Nachschlagetabelle und/oder soweit
erforderlich etwaiger anderer Techniken durchgeführt werden. Nochmals sei angemerkt,
dass das besondere Layout und das Abbildungsschema, die in 6 und 7 dargestellt
sind, beispielhaft sind und in anderen Ausführungsformen modifiziert und/oder
signifikant ergänzt
werden könnten.
-
Nach 8 kann
nun ein beispielhaftes Layout 800, das zum Repräsentieren
von sechs Getriebezuständen
mit vier ternären
Signalen 106A–D
geeignet ist, unter Verwendung verschiedener Elektroden 801–814 entworfen
werden. Während
das Stellglied 1O8 (1) zwischen
verschiedenen Stellungen 820–825 (entsprechend
Zuständen
1–6) bewegt
wird, treten die verschiedenen Elektroden 801–814 mit
elektrischen Kontakten auf dem Stellglied geeignet in Wechselwirkung,
um entsprechende Signale 106A–D zu erzeugen, die an ein
oder mehr Steuerungsmodule 104 soweit erforderlich geliefert
werden können.
In der in 8 dargestellten Ausführungsform
treten die Elektroden 801 und 802 mit dem Stellglied 108 (1)
in Wechselwirkung, um ein ternäres
Signal 106A zu erzeugen, treten die Elektroden 803, 804 und 805 mit
dem Stellglied 108 in Wechselwirkung, um ein ternäres Eingangssignal 106B zu
erzeugen, treten die Elektroden 806, 807, 809, 809, 810 und 811 mit
dem Stellglied 108 in Wechselwirkung, um ein ternäres Eingangssignal 106C zu
erzeugen, und die Elektroden 812, 813 und 814 treten
mit dem Stellglied 108 in Wechselwirkung, um ein ternäres Eingangssignal 106D zu
erzeugen. Die Tabelle 850 zeigt eine entsprechende Abbildung
von Signalwerten auf die verschiedenen Betriebszustände des
Getriebes 110. Wie die oben beschriebenen Ausführungsformen
nutzt die Tabelle 850 hohe und niedrige ternäre Werte
exklusiv (z.B. "0" und "1", die der Erdungs- bzw. Batteriespannung
in verschiedenen Ausführungsformen
entsprechen können),
um die verschiedenen Betriebszustände darzustellen. Als Folge
kann ein etwaiges Auftreten des dritten "dazwischen liegenden" ternären Wertes ohne weiteres eine
Störungsbedingung
anzeigen. Die verschiedenen Signalwerte können ferner in einer Weise
ausgewählt
werden, die die Robustheit (z.B. das in Tabelle 850 dargestellte
Schema) stärkt,
indem mehrere Signalübergänge gefordert
werden, um eine Änderung
im Betriebszustand 820–825 zu
erzeugen. In solchen Ausführungsformen
kann der Betriebszustand 820–825 von verbleibenden
Signaleinspeisungen 106A–B abgeleitet werden, selbst
wenn eines der Eingangssignale oder eine Referenzspannung unbrauchbar
oder nicht verfügbar
wird. Eine höhere
Robustheit kann sogar geliefert werden, indem aktuelle Signalwerte
mit früheren,
im Speicher gespeicherten Signalwerten verglichen werden. Durch
Vergleichen der aktuellen Signalwerte mit jenen, die in einem vorherigen
Zustand erhalten wurden, können
etwaige unerwünschte
Kurzschlüsse
mit hohen oder niedrigen Referenzspannungen (sowie etwaige offene
Stromkreise) ohne weiteres identifiziert und isoliert werden. Die
in Tabelle 850 dargestellte robuste Signalabbildung enthält außerdem ausreichende
Datenredundanz, die erlaubt, dass der Betriebszustand bestimmt wird,
selbst wenn eines der Eingangsignale ausfallen würde. Andere Abbildungstabellen,
Techniken und Schemata können äquivalente
Funktionalität
liefern. Außerdem
könnten
zusätzliche
diskrete und/oder ternäre
Signaleinspeisungen zusätzlich
vorgesehen werden, wodurch ermöglicht
wird, dass das System 800 eine beliebige Anzahl von Betriebszuständen des
Getriebes 110 repräsentiert.
Indem ein Paar diskrete Schaltkontakte 502, 504 unter
Verwendung der in Verbindung mit 5 beispielsweise
beschriebenen Konzepte hinzugefügt
wird, könnte
das System 800 mit nur sechs Signaleinspeisungen 106 bis
zu acht Betriebsmodi eines Getriebes robust repräsentieren. Solche Systeme 800 können insbesondere
dabei nützlich
sein, eine elektronische Steuerung für ein Vier- oder Fünfganggetriebe
oder für irgendeinen
anderen Zweck zu schaffen.
-
Unter
Verwendung der hierin dargelegten Konzepte, Systeme, Strukturen
und Techniken könnten
viele verschiedenen Arten elektronischer Steuerungen formuliert
werden, um ein Fahrzeuggetriebe als Antwort auf eine Stellung eines
Stellglieds, die von einem Fahrer eines Fahrzeugs ausgewählt wird,
in einen gewünschten Zustand
zu versetzen. Die hierin beschriebenen allgemeinen Konzepte könnten auf
viele verschiedene Arten modifiziert werden, um ein unterschiedliches
Feld äquivalenter
Steuerun gen mit mehreren Zuständen
für Getriebe
und andere Einrichtungen zu implementieren. Zum Beispiel können die
verschiedenen Stellungen des Stellglieds 108 durch irgendeine
Art von Verarbeitungslogik einschließlich irgendeiner Kombination
diskreter Komponenten, einer integrierten Schaltungsanordnung und/oder
Software extrahiert und decodiert werden. Die verschiedenen, in
den hierin enthaltenen Figuren und Tabellen dargestellten Stellungs-
und Schaltstrukturen können
in beliebiger Weise modifiziert und/oder ergänzt werden. Das heisst, die
verschiedenen Eingangssignale könnten
in beliebiger Reihenfolge und in beliebiger Kombination in einem
weiten Feld alternativer Ausführungsformen
angeordnet werden.
-
Ferner
können
die hierin präsentierten
Konzepten noch auf eine beliebige Anzahl ternärer und/oder diskreter Schalter
oder eine beliebige Kombination von ternären und diskreten Schaltern
angewendet werden, um eine beliebige Anzahl möglicher und tatsächlicher
robuster und nicht-robuster Zustandsdarstellungen zu erzeugen. Ähnliche
Konzepte zu den oben beschriebenen könnten auf Systeme angewendet
werden, die beispielsweise zusätzliche
ternäre
und/oder diskrete Eingangssignale einbeziehen, was Steuerungssysteme
berücksichtigt,
die eine beliebige Anzahl von Zuständen in einem weiten Feld äquivalenter
Ausführungsformen verarbeiten
können.
Alternativ dazu oder zusätzlich
könnten
einige oder alle Eingaben, die beim Definieren der verschiedenen
Zustände
verwendet werden, zu weiteren Redundanzzwecken genutzt werden, wodurch
die Zuverlässigkeit
und Robustheit der implementierten Schaltsysteme weiter verbessert
werden.
-
Obgleich
die verschiedenen Ausführungsformen
am häufigsten
bezüglich
kraftfahrzeugtechnischer Anwendungen beschrieben und insbesondere
elektronisch gesteuerter Automatikgetriebe beschrieben wurden, ist
die Erfindung so nicht beschränkt.
In der Tat könnten
die hierin beschriebe nen Konzepte, Schaltungen und Strukturen ohne
weiteres in jeder beliebigen kommerziellen, Heim-, Industrie-, Unterhaltungselektronik oder
anderen Einrichtung verwendet werden. Die hierin beschriebenen Konzepte
und Strukturen können ähnlich in
Einrichtungen der Luftfahrt, Raumfahrt, Verteidigung, Marine oder
anderen Fahrzeugen beispielsweise sowie im Rahmen der Kraftfahrzeugtechnik
angewendet werden.
-
Obgleich
zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden
detaillierten Beschreibung präsentiert
wurde, gibt es eine enorme Anzahl von Variationen. Die verschiedenen,
hierin beschriebenen Schaltungen können über herkömmliche elektrische und elektronische
Prinzipien z.B. modifiziert werden oder in einer beliebigen Anzahl äquivalenter
Ausführungsformen
logisch geändert
werden, ohne von den hierin beschriebenen Konzepten abzuweichen.
Ferner könnten
die verschiedenen Signale, Eingaben, Zustände und dergleichen in einer
beliebigen Weise über
einen weiten Bereich äquivalenter
Ausführungsformen
angeordnet oder gruppiert werden. Die hierin beschriebenen beispielhaften
Ausführungsformen
sind nur als Beispiele gedacht und sollen in keiner Weise den Umfang,
die Anwendbarkeit oder Ausbildung der Erfindung beschränken. Vielmehr
liefert die vorhergehende detaillierte Beschreibung dem Fachmann
eine zweckmäßige Anleitung,
um eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen auszuführen. Verschiedene Änderungen
können
daher in den Funktionen und Anordnungen von Elementen, die hierin
dargelegt wurden, vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen und deren legalen Äquivalenten
dargelegt ist.