DE2110875A1 - Digitale Geschwindigkeitsregelung - Google Patents
Digitale GeschwindigkeitsregelungInfo
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Description
UiPL- ■·- . .... .:,iji;.i
DiPL.~Iiw. ΰ.3ΤΑΐ:Ο£»1 8. MRZ 1371
Mappe 8643
Beschreibung
zum Patentgesuch «
der Firma TRW Inc., Redondo Beach, California / Y.St.A.
betreffend
"Digitale Geschwindigkeitsregelung"
Priorität: 30. April 1970 - V.St.A.
■χ·*-*
Automatische Gesehwindigkeitsregelungseinrichtungen sind sehr
vorteilhaft beim Durchfahren größerer Entfernungen auf Autobahnen mit begrenztem Zugang>
um dem Fahrer zu helfen, eine gewünschte Geschwindigkeit über eine lange Zeitperiode einzuhalten.
Die älteste automatische Einrichtung zur Geschwindigkeitsbeeinflussung
war eine einfache Armaturenbrett-Drosselsteuerung in einer Anordnung zum Festhalten der Drossel in einer festgelegten
Einstellung. Diese Art von Steuerung vermochte jedoch nicht die verschiedenen Änderungen der Antriebszustände zu
kompensieren, beispielsweise Wind, Gelände und Straßenoberflächen-Beschaffenheit.
Es wurden auch elektronische Kraftfahrzeug-Geschwindigkeitsregelungen
unter Verwendung zweier elektrischer Analogsignale
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entwickelt, von denen eines proportional der Istgesehwindigkeit
des Fahrzeuges und das andere proportional der Sollgeschwindigkeit ist. Diese Analogsignale werden verglichen, um ein Fehlersignal
zu erzeugen, das zur Einstellung der Drossel aufgegeben wird, um die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges gleich der Sollgeschwindigkeit
zu machen.
Es sind auch weitere Verbesserungen dieser Art von Einrichtungen bekannt, welche analoge Gedächtnissysteme verwenden, um die
Fahrzeugsollgeschwindigkeit aufzuzeichnen. Ein typisches Analoggedächtnis
umfaßt einen Kondensator von hoher Qualität, welcher auf eine bestimmte Spannung aufgeladen wird. Die durch den
Kondensator gespeicherte Spannung ist proportional der Sollgeschwindigkeit. Ein Verstärker von sehr hoher Eingangsimpedanz
wird verwendet, um die vorgewählte Spannung auszulesen und mit derjenigen Spannung zu vergleichen, die der Istgeschwindigkeit
des Fahrzeuges entspricht. Die Kondensatoren von hoher Qualität müssen in der Lage sein, ihre Ladung innerhalb von 1 fo über
fünf Stunden zu halten. Um dies zu erreichen, müssen die Kondensatoren von einer sehr aufwendigen Art und hermetisch abgedichtet
sein, um Kriechströme zu vermeiden. Die hohen Kosten dieser Kondensatoren sind aus diesem Grund als sehr nachteilig
zu betrachten.
Ein anderes Beispiel eines analogen Gedächtnisses ergibt sich aus der USA-Patentschrift 3 340 950. Dieses analoge Gedächtnis
dient zur Geschwindigkeitsregelung, wobei ein Ton mit einer Frequenz proportional der Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges
erzeugt wird. Venn die Sollgeschwindigkeit erreicht ist, wird der bei dieser Geschwindigkeit erzeugte Ton auf einem Magnetband
aufgezeichnet. Es sind Mittel vorgesehen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem aufgezeichneten Signal
zu regeln.
Analoge Gedächtnisse, beispielsweise gem^ß der oben beschriebenen
Art, sind im Vergleich zu einem Digitalgedächtnis kostspielig. Jedoch würde die Verwendung des Digitalgedächtnisses in
einem Analogsystem Analog/Digital-Wandler erfordern, welche die
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einem Mgitalgedächtnis eigene Wirtschaftlichkeit wieder aufheben.
Es wäre demgemäß günstig, ein insgesamt digitales Geschwindigkeitsauf
rechterhaltungssyst em aufzubauen, um vollen Nutzen aus der Wirtschaftlichkeit eines digitalen Gedächtnisses zu ziehen.
Zusätzlich macht die sich entwickelnde Technologie von integrierten Halbleiterschaltungen (MO-S LSI) auf Metalloxidbasis
die digitale Lösung des Problems wirtschaftlich attraktiv für Massenproduktionsprogramme, beispielsweise bei der Kraftfahrzeugherstellung.
Ferner ergibt die Art der Digitalelektronik eine Geschwindigkeitsregelung, welche in weitem Umfang durch λ
Temperaturänderungen, Störungen der Energieversorgung, Alterung
und Produktionstoieranzen unbeeinflußt bleibt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
die Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges durch einen Digitalfühler
abgefühlt, um digitale Geschwindigkeitsimpulse zu erzeugen. Ein Bezugszeitgeber erzeugt eine Reihe von Bezugszeitgeberimpulsen.
Ein Digitalzähler zählt und speichert die Anzahl von
digitalen Geschwindigkeitsimpulsen, welche in einer Periode des
Bezugszeitgebers auftreten, wobei eine Digitalzahl proportional
der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt wird.
Die Anzahl von in einer Bezeugszeitgeberperiode auftretenden Ge- (
schwindigkeitsimpulsen wird digital mit der gespeicherten Anzahl
von Geschwindigkeitsimpulsen verglichen, um ein digitales
Fehlersignal zu erzeugen. Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird durch ein elektromechanisches Drosselventil-Solenoid eingestellt.
In Abhängigkeit von dem digitalen Fehlersignal stellt das Drosselventil-Solenoid die Fahrzeuggeschwindigkeit auf die
Sollgeschwindigkeit ein.
Die Erfindung bezieht sich also auf ein Digitalsystem zur Aufrechterhaltung
der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges auf einem vorgewählten Geschwindigkeitswert. Die Sollgeschwindigkeit
des Fahrzeuges wird in einer digitalen Gedächtnisbank eingestellt,
wobei die augenblickliche Istgeschwindigkeit des Fahr-
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zeuges durch eine digitale Ablesung bestimmt wird« Die Sollgeschwindigkeit
des Fahrzeuges sowie die Istgeschwindigkeit werden verglichen, um ein digitales Fehlersignal zu erzeugen, das zur
Regelung der Drosseleinstellung des Fahrzeuges verwendet wird,
und die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges gleich der Sollgeschwindigkeit zu machen.
Die Erfindung jst nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer digitalen Geschwindigkeitsregelung
nach der Erfindung in Blockschaltbilddarstellung,
Fig. 2 eine Gruppe von Impulsdiagrammen zur Veranschaulichung
der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine in der Anordnung nach Fig. 1 enthaltene Ausgangslogikschaltung in Blockschaltbilddarstellung,
Fig. 4 die durchschnittliche Drosselventil-Betätigungsspannung als Funktion dsr tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit
in Schaubilddarstellung.
In der digitalen Geschwindigkeitsregelanordnung nach Fig. 1 wird ein Geschwindigkeitssignal 10 von dem Fahrzeug an einem
"Geschwindigkeitssignal ein"-Anschluß aufgenommen. Das Geschwindigkeitssignal
weist die Form einer Reihe von Impulsen gemäß Fig. 2A auf. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit steigt, so
steigt die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit proportional. Daher stellt das Geschwindigkeitssignal 10 in jedem Zeitpunkt
die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges dar.
Das Geschwindigkeitssignal 10 kann auf verschiedene Weise gewonnen
werden, wie dies für die Erzeugung·einer Reihe von Impulsen
in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit eines sich bewegenden
Fahrzeuges bekannt ist. Beispielsweise kann das Geschwindigkeitssignal 10 durch ein rotierendes Zahnrad erzeugt
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werden, das betriebsmäßig mit der Antriebskette verbunden ist, die mit einer Geschwindigkeit proportional der Fahrzeuggeschwindigkeit
rotiert, wobei Impulse in einen Detektor eingespeist werden, wenn jeder Zahnradzahn an demselben vorbeiläuft. Die
Anzahl von pro Zeiteinheit erzeugten Impulsen ist proportional der Fahrzeuggeschwindigkeit. Anders ausgedrückt ist die Frequenz
des Geschwindigkeitssignals proportional der Fahrzeuggeschwindigkeit. '
Ein Bezugszeitgeber 11 erzeugt drei Reihen von Impulsen, von denen zwei in Fig. 2B, 20 veranschaulicht sind. Der Bezugszeitgeber 11 erzeugt die drei Impulszüge in folgender Weise.
Ein digitaler Zeitgeber erzeugt einen Impulszug XR an einem
Ausgang 12 des BezugsZeitgebers 11. Der Impulszug XR hat bei normalen Fahrgeschwindigkeiten eine geringe Frequenz im Vergleich
zu dem Geschwindigkeitssignal 10. Binäre Teiler innerhalb des Bezugszeitgebers 11 teilen die Frequenz des Impulszuges
XR zur Erzeugung eines Impulszuges R gemäß Fig. 2B. Die Frequenz des BezugsZeitgebers R ist wesentlich geringer als
diejenige des Geschwindigkeitssignals 10 gemäß Fig. 2A. Es liegt jedoch innerhalb des Erfindungsgedankens, einen Bezugszeitgeber-Impulszug
R mit einer wesentlich höheren Frequenz als das Geschwindigkeitssignal zu erzeugen. Die Wahl der Zeitgeberschemata
kann durch Beschränkungen der digitalen Bauelemente, nicht jedoch durch die Theorie, begrenzt sein. Demgemäß f
wird für die Zwecke der folgenden Beschreibung lediglich ein Zeitgeberschema unter Verwendung eines Bezugs-Zeitgeberimpulszuges
R abgehandelt, dessen Frequenz niedriger als diejenigen des Geschwindigkeitssignals liegt.
Der Bezugs-Zaitgeberimpulszug R wird ferner innerhalb des Bezugszeitgebers
11 um den Faktor 2 geteilt, um einen Impulszug R/2 an dem Ausgang 13 zu erzeugen. Der Bezugs-Zeitgeberimpulszug
R/2 ergibt sich aus Fig. 2C. Ein Wandler H arbeitet auf der Frequenz R/2, um die Wellenform gemäß Fig. 2D zu erzeugen.
Die invertierte Wellenform der Frequenz R/2 ist nachfolgend als R/2 bezeichnet.
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Um die digitale Geschwindigkeitsregelung zu beeinflussen, justiert der Fahrer die Fahrzeuggeschwindigkeit auf den Sollwert und stellt einen Geschwindigkeitseinstellschalter 15 ein.
Die Betätigung des Schalters 15 löst einen Gedächtnislader 16 aus, welcher bewirkt, daß ein Gedächtniszähler 17 die Anzahl
von Geschwindigkeitssignalimpulsen für eine R-Periode des Bezugszeitgebers
gemäß Fig. 2B zählt und speichert. Auf diese Weise ist die Anzahl von Gcochwindigkeitssignalimpulsen, welche
in irgendeiner R-Zeitgeberperiode gespeichert wurde, eine binäre Digitalzahl proportional der Geschwindigkeit des Fahrzeuges
während dieser R-Zeitgeberperiode. Die gewünschte Geschwindigkeit des Fahrzeugsj, welche proportional der Anzahl von
in dem Gedächtniszähler 17 gespeicherten Geschwindigkeitsimpulsen
ist, wird nachfolgend als "Einstellgeschwindigkeit" bezeichnet.
Bin Verständnis des Gedächtnisladers 16 sowie Gedächtniszählers
17 erfordert die Erläuterung eines Zeitgebergenerators 18, welcher Geschwindigkeitssignalimpulse 10 und die R-Ausgangsgröße
des BezugsZeitgebers 11 aufnimmt. Der Zeitgebergenerator 18 erzeugt Ausgangsimpulse TQ, To/2 und (T /2)' gemäß Pig. 2E,
2F bzw. 2G. Gemäß Fig. 2 steigt der Zeitgeberimpuls T0 auf ein
bestimmtes Potential zum Beginn des ersten R-Bezugs-Zeitgeberimpulses,
der zum Zeitpunkt t auftritt. Beim Beginn des nächsten Geschwindigkeitssignal-Zeitgeberimpulses zum Zeitpunkt
t-j kehrt der Zeitgeber impuls TQ auf O zurück. Beim Beginn des
nächsten R-Be zugs-Zeitgeber impuls es., der zum Zeitpunkt tp auftritt,
steigt der Zeitgeberimpuls t wieder auf das gewählte Potential und fällt zum Zeitpunkt t~ auf 0, wobei diese Zeit
mit dem Beginn des nächsten Geschwindigkeitssignalimpulses zusammenfällt. In ähnlicher Weise steigt der Zeitgeberimpuls
T zum Zeitpunkt t · an und fällt zum Zeitpunkt t-' ab; steigt
zum Zeitpunkt t2' an und fällt zum Zeitpunkt t,' ab.
Der Zeitgebergenerator 18 verwendet einen Zeitgeberimpuls TQ
zur Erzeugung von Zeitgeberimpulsen TQ/2 und (T /2)!. Der
Zeitgeberimpuls T_ wird von jedem ungeradzahligen T -Zeitgeberimpuls
abgeleitet. Daher fallen T /2-Zeitgeberimpulse mit dem
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-T-
Beginn jeder R/2-Zeitgeberperiode zusammen. Der Zeitgeberimpuls
(T/2)' wird von jedem geradzahligen T -Zeitgeberimpuls abgeleitet.
Daher fallen T /2-Zeitgeberimpulse mit dem Beginn jeder
R/2-Zeitgeberperiode zusammen. Es liegt innerhalb des Erfindungsgedankens, die Tq/2- und (T /2)'-Zeitgeberimpulse von den R/2-
bzw. R/2-Zeitgeberimpulsen abzuleiten.
Der Gedächtnislader 16 nimmt Geschwindigkeitssignalimpulse 10, R-BezugsZeitgeberimpulse sowie einen T -Zeitgeberimpuls auf.
Wenn der Geschwindigkeitseinstellschalter 15 betätigt wird, so vermag der Gedächtnislader an dem Beginn der nächsten R-Zeitgeberperiode
zu arbeiten. Gemäß Fig. 2 sei angenommen, daß der | Geschwindigkeitseinstellschalter 15 zum Zeitpunkt t betätigt
wird. Die nächste R-Zeitgeberperiode beginnt zum Zeitpunkt tQ.
Zum Zeitpunkt t stellt ein T -Zeitgeberimpuls den Gedächtniszähler
17 über die Rückstelleitung zurück, und das Geschwindigkeitssignal
10 wird durch den Gedächtnislader 16 über die Gedächtnis-Zeitgeberleitung zu dem Gedächtniszähler 17 gerichtet.
Der Gedächtniszähler 17 ist ein Digitalzähler, welcher durch das
Geschwindigkaitssignal 10 zeitgesteuert wird, das über eine R-Zeitgeberperiode
zählt. Zum Zeitpunkt t ' hört der Gedächtniszähler 17 mit der Zählung auf, und der Gedächtnislader 16 erfüllt
seine Funktion» bis der Geschwindigkeiteeinstellknopf 15 gedrückt wird, um eine neue Sinstellgeschwindigkeit einzuspeisen,
f
Da der Gedächtniszähler 17 die Anzahl von Geschwindigkeitssignalimpulsen
in einer bekannten Zeitperiode zählte, d.h. in einer R-Zeitgeberperiode, ißt die darin gespeicherte Digitalzahl
proportional der Einstellgeschwindigkeit des Fahrzeuges während dieser R-Zeitgeberperiode, die unmittelbar der Betätigung
des Geschwindigkeitseinstellschalters 15 folgt.
Ein Geschwindigkeitszähler 19, der als Digitalzähler ausgebildet
ist, wird entweder durch das Geschwindigkeitssignal 10 oder die XR-Ausgangsgröße des Bezugszeitgebers 11 gesteuert und durcv
einen TQ/2-Zeitgeberimpuls auf 0 zurückgestellt.
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Ein Digitalvergleicher 20 nimmt Eingangssignale von dem Gedächtniszähler
17 sowie dem Geschwindigkeitszähler 19 auf. Wenn die Ausgangsgrößen des GedächtnisZählers 17 sowie des Geschwindigkeitszahl
ers 19 zusammenfallen, so gibt der Digitalvergleicher
20 einen Impuls an eine Ausgangslogikschaltung 21 ab. Der Betrieb der Ausgangslogikschaltung 21 ist nachfolgend in
Einzelheiten erläutert.
Der Digitalzähler 19 wird in nachfolgender Weise zeitgesteuert.
Der XR-Impulszug und R~/2* werden einer ersten Undstufe 22 zugeführt.
Das Geschwindigkeitssignal 10 sowie R/2 werden einer zweiten Undstufe 23 zugeführt. Die Ausgänge der ersten und zweiten
undstufe 22, 23 werden einer Oderstufe 24 zugeführt. Die
Ausgangsgröße der Oderstufe 24 wird verwendet, um den Geschwindigkeitszähler 19 zeitlich zu steuern. Gemäß Fig. 2 ist R/2 vom
Zeitpunkt t bis zum Zeitpunkt tp hoch, während ΊΪ/2 niedrig
ist. Daher werden die Undstufe 23 geöffnet und die Undstufe gesperrt, so daß das Geschwindigkeitssignal 1 0 den Geschwindigkeitszähler
19 über die undstufe 23 sowie die Oderstufe zeitsteueirt- Vom Zeitpunkt tp bis zum Zeitpunkt t ' ist R/2
niedrig und R/2 hoch. Daher werden die Undstufe 23 gesperrt und die Undstufe 22 getastet, wobei die XR-Ausgangsgröße des
BezugsZeitgebers 11 den Geschwindigkeitszähler 19 über die
Undstufe 22 sowie die Oderstufe 24 zeitsteuert.
Pig. 2H zeigt die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitszählers
Die Linie "Geschwindigkeit einstellen" zeigt eine Zählung entsprechend der Ausgangsgröße des GedächtnisZählers 17- Wenn die
Linie "Geschwindigkeit einstellen" höher wäre, so wäre die Einstellgeschwindigkeit
des Fahrzeuges höher. Wenn umgekehrt die Linie "Geschwindigkeit einstellen" niedriger wäre,, so wäre die
Einsteilgeschwindigkeit des Fahrzeuges geringer. Zum Zeitpunkt
t , t ', usw. stellt der Zeitgeberimpuls TQ/2 den Geschwindigkeitszähler
19 zurück, wobei der Digitalvergleicher 20 in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitszähler 19 auf 0 folgt.
Tom Zeitpunkt tQ bis zum Zeitpunkt t2 wird der Geschwindigkeitszähier
19 durch das Geschwindigkeitssigna] 10 zeitgesteuert. Von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t ' wird der Geschwin-
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digkeitszähler 19 durch die XR-Ausgangsgröße dea Bezugszeitgebers
11 zeitgesteuert. Zu einem Zeitpunkt t, ist die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitszahlers 19 gleich derjenigen des Gedächtniszählers
17, so daß der Digitalvergleicher 20 einen
Ausgangsimpuls gemäß Fig. 21 abgibt. Die Ausgangsgröße des Vergleichers
20 bleibt hoch; der Geschwindigkeitszähler 19 setzt seine Zählung bis zum Zeitpunkt tQ' fort, wenn diese in Abhängigkeit
-von einem T /2-Zeitgeberimpuls auf 0 zurückgestellt
werden.
Die Ausgangelogikschaltung 21 regelt die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs in nachfolgender Weise, wobei Zeitgeberimpulse T
und (T /2)f von dem Zeitgebergenerator 18 sowie die Ausgangsgröße
des Digitalvergleichers 20 aufgenommen werden. Die Ausgangsgröße der Logikschaltung 21 wird durch einen Ausgangsverstärker
25 verstärkt, welcher wiederum einen Drosselbetätiger
26 antreibt. Der Drosselbetätiger 26 regelt direkt die Fahrzeuggeschwindigkeit.
Die Betriebsweise der Ausgangslogikschaltung 21 ist in Verbindung mit Fig. 3 näher erläutert. Ein Ausgangs-Flip/Flop 27
wird beim Empfang eines (T /2)'-Impulses eingestellt und über
eine Oderstufe 28 beim Empfang eines Impulses von dem Digitalvergleicher 20 oder eines T
generator 18 zurückgestellt.
generator 18 zurückgestellt.
vergleicher 20 oder eines T /2-Impulses von dem Zeitgeber-
Die Ausgangsgröße des Ausgangs-Flip/Flop 27 wird dem Ausgangsverstärker
25 über eine dritte Undstufe 29 zugeführt.
Das System kann durch einen Absehalt-Flip/Flop 30 abgeschaltet
oder eingeschaltet werden. Der Ausgangs-Flip/Flop 27 wird getastet, um den Drosselbetätiger 26 durch eine dritte Undstufe
29 anzutreiben. Die dritte Undstufe 29 wird durch die Ausgangsgröße des Abschalt-Flip/Flop 30 eingeschaltet und abgeschaltet.
Wenn der Abschalt-Flip/Flop eingeschaltet ist, so tastet eine
Ausgangsgröße entsprechend einer logischen 1 die Undstufe 29. Auf diese Weise ist die Ausgangsgröße des Flip/Flop 27 in der
Lage, den Drosselbetätiger 26 anzutreiben. Wenn der Abschalt-
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Flip/Flop eingestellt ist, so schaltet eine Ausgangsgröße entsprechend
einer logischen 0 die Undstufe 29 ab, tun die Ausgangsgröße des Flip/Flop 27 von dem Drosselbetätiger 26 abzuschalten.
Sin Abs ehalt impuls zur Rückstellung des Flip/Flop 30 kann erzeugt
werden, indem die Bremsen des Fahrzeuges betätigt werden oder indem das Getriebe in eine Leerlaufs teilung bewegt wird.
Um das System erneut einzuschalten, wird ein "Geschwindigkeit wieder annehmen"-Schalter 31 betätigt, um einen Impuls zur Einstellung
des Flip/Flop 30, zur Betätigung der dritten Undstufe 29 sowie zur Weitertastung der Ausgangsgröße des Flip/Flop 27
zu dem Drosselbetätiger 26 zu erzeugen«
Die Erzeugung des Drosselbetätigereignals ist nachfolgend in
Verbindung mit Fig. 2, 3 erläutert. Ein (TQ/2) '-Impuls, welcher
zum Zeitpunkt tp auftritt, stellt den Ausgangs-Flip/Flop 27
ein. Wenn der Geschwindigkeitszähler 19 auf die Einstellgeschwindigkeit hochzählt, so stellt die Ausgangsgröße des Digitalver—
gleichers 20 den Flip/Flop 27 zum Zeitpunkt t* zurück. Der
Digitalvergleicher 20 wird in Abhängigkeit von einem To/2-Impuls
zum Zeitpunkt tQ' zurückgestellt. Wenn die Istgeschwindigkeit
des Fahrzeuges geringer als die eingestellte Geschwindigkeit ist, so gibt der Vergleicher einen Ausgangsimpuls nach
dem Zeitpunkt tg ab.
Die Länge der Zeit vom Zeitpunkt t bis zum Zeitpunkt t, ist
proportional der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der eingestellten Geschwindigkeit und der Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges.
Zur Erzeugung einer Rechteckwelle mit einer Impulsbreite proportional dieser Geschwindigkeitsdifferenz wird der Ausgangs
-Flip/Flop 27 durch einen To/2-Impuls zum Zeitpunkt t2
eingestellt und durch den Digitalvergleicher zum Zeitpunkt t,
zurückgestellt.
Wenn die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges wesentlich geringer als die eingestellte Geschwindigkeit ist,· bo kann
der Geschwindigkeitszähler 19 niemals auf die eingestellte Geschwindigkeit
vor dem Beginn der nächsten R/2-Zeitgeberperiode heraufzählen. Um sicherzustellen, daß der Ausgangs-Flip/Flop
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zeitlich vor dem nächsten (TQ/2)'-Zeitgeberimpuls zurückgestellt
wird, stellt ein To/2-Zeitgeberimpuls den Flip/Plop 27
zu Zeitpunkten tQ, t0' usw. zurück. Daher beträgt der maximale
Sicherheitszyklus der Ausgangslogikschaltung 50 $.
Wenn die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges gleich der Einstellgeschwindigkeit
ist, so zählt der Geschwindigkeitszähler 19 bis
zu der eingestellten Geschwindigkeit zum Zeitpunkt t2 herauf.
Wenn dies auftritt, so wird das Drosselbetätigersignal gesperrt, so daß keine Drosselung auftritt. Dieser Zustand erzeugt
ein Nullspannunga-?"".--r.n-.ic für den Drosselbetätiger 26.
Wenn die tatsächliche Fahr spulgeschwindigkeit größer als die
eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit ist» so zählt der Geschwindigkeitszähler 19 zum Zeitpunkt t^ auf die eingestellte
Geschwindigkeit herauf, und zwar vor dem Zeitpunkt t2'. Die
Ausgangsgeschwindigkeit des Digitalzählers 20 tritt zum Zeitpunkt te auf und sperrt den Ausgangs-Flip/Flop 26 gegenüber
einer Einstellung zum Zeitpunkt tp' durch den Zeitgeberimpuls
CPq/2)1. Auf diese Weise wird keine Drosselbetätigung bewirkt,
und das Fahrzeug verlangsamt sich auf die eingestellte Geschwindigkeit.
Die Ausgangsgröße der Logikschaltung 21 ist somit eine impulebreitenmodulierte
Rechteckwelle mit einer Impulsbreite proportional der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der eingestellten
Geschwindigkeit und der Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges, so lange die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges geringer
als die eingestellte Geschwindigkeit ist. Wenn die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges größer als die eingestellte Geschwindigkeit
ist, so findet keine Drosselbetätigung statt, bis die Geschwindigkeit des Fahrzeuges gerade unter die eingestellte
Geschwindigkeit fällt.
Der Drosselbetätiger 26 regelt unmittelbar die Drosselbetätigung
und damit die Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Drosselbetätigar 26 kann eine elektropneumatische Einrichtung sein, die
auf ein impulsbreitenmoduliertes Signal anspricht. In typischer
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Weise überläuft der Betätiger 26 die normale Drosselregelung des Fahrzeuges, wenn die digitale Geschwindigkeitsregelung eingeschaltet
ist. Wenn das System eingeschaltet ist, liegt keine Spönnung an dem Betätiger 26, wobei eine dem Wert O entsprechende
Drosselwirkung dem Fahrzeug zugeführt wird. Wenn die Impulsbreite der Eingangsspannung zu dem Betätiger 26 steigt, so
steigt die Durchschnittsspannung proportional, und die Fahr-'zeuggeschwindigkeit
steigt entsprechend gemäß Fig. 4.
Wenn gemäß Fig. 4 die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer
als die eingestellte Geschwindigkeit "X" ist, so sperrt die Ausgangsgröße des Digitalvergleichers 20 das Drosselbetätigersignal,
wobei dieses flach wird und sich eine dem Wert 0 entsprechende Drosselbetätigerspannung ergibt. Die dem Wert 0
entsprechende Drosselbetätigerspannung erzeugt eine dem Wert 0 entsprechende Drosselbetätigung, was bewirkt, daß sich die Geschwindigkeit
des Fahrzeuges verlangsamt, bis dieses die eingestellte Geschwindigkeit erreicht.
Bei Geschwindigkeiten unterhalb der eingestellten Geschwindigkeit "X" steigt die durchschnittliche Drosselbetätigerspannung
linear, bis sie einen Maximalwert erreicht. Der Maximalwert tritt auf, wenn die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges
so weit unterhalb der eingestellten Geschwindigkeit ist, daß der Geschwindigkeitszähler während einer R/2-Zeitgeberperiode nicht
zu der eingestellten Geschwindigkeit heraufzählt. Wenn dies
eintritt, so steigt das Drosselbetätigersignal zum Zeitpunkt t2
an und verbleibt hochs bis ein T /2-Zeitgeberimpuls die Ausgangsgröße
des Flip/Flops 27 zurückstellt. Auf diese Weise wird ein 50 ^-Sicherheitszyklus an dem Ausgang der Logikschaltung
21 erzeugt, um zu bewirken, daß der Drosselbetätiger 26 eine maximale Drosselwirkung liefert und die Fahrzeugsöligeschwindigkeit
auf die eingestellte Geschwindigkeit bringt.
Der Maximalwert der durchschnittlichen Drosselbetätigerspannung ist proportional dem Maximalwert des Ausgangsverstärkers. Durch
Justierung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 25 kann die
maximale durchschnittliche Drosselbetätigerspannung angehoben
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oder abgesenkt werden.
Der Verstärkungsfaktor der Gesehwindigkeitsregelungs-Fehlerspannung
entspricht der Steigung^ Y/&C der durchschnittlichen
Drosselbetätigerspannung als Punktion der Geschwindigkeit, wie
sich dies aus fig. 4 ergibt. Die Steigung kann durch Änderung der Frequenz; der XR-Ausgangs größe des Bezugs Zeitgebers 11
justiert werden. Wenn die Frequenz vermindert wird, so braucht
der Zähler 19 länger, um auf die eingestellte Geschwindigkeit für eine gegebene Differenz zwischen der eingestellten Geschwindigkeit
sowie der Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges zu zählen. Da der Geschwindigkeitszähler 19 länger braucht, um ä
bis auf die eingestellte Geschwindigkeit hörauf zuzählen, so
wird die Impulsbreite der Ausgangsgröße der Logikschaltung 21 gesteigert, und die durchschnittliche Drosselbetätigerspannung
nimmt zu. Daher wird die Steigung der Kurve gemäß Fig. 4 vergrößert,
was zu einer Steigerung der Steilheit der Geschwindigkeitsregelung-Fehlerspannung
führt. Wenn in ähnlicher Weise die Frequenz cer XR-Ausgangsgröße des Bezugszeitgebers 11 gesteigert
wird, so zählt der Geschwindigkeitszähler 19 bia auf
die eingestellte Geschwindigkeit für eine gegebene Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der eingestellten Geschwindigkeit
und einer Fahrzeugistgeschwindigkeit sohneller herauf, so daß
die1 durchschnittliche Dross el betätigerspannung geringer wird·
Daher wird die Steigung der Kurve gemäß Fig. 4- verringert, t
und die Verstärkung der Geschwindigkeitsregelung-Fehlerspannung
wird vermindert.
Wenn eine höhere eingestellte Geschwindigkeit, beispielsweise "X'" gewählt wird, so ist die SteilheitΔ Y ι/ΔΧ» des Systems
gleichtY/&X, weil gemäß den obigen Ausführungen die durchschnittliche
Drosselbetätigungsspannung prop^ tional der absoluten
Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der eingestellten Geschwindigkeit sowie der Fahrzeugistgeschwindigkeit ist, nicht
jedoch einer prozentualen Geschwindigkeitsdifferenz,
Wenn daher die Fahrzeugistgeschwindigkeit unter den eingestellten Wert fällt, so steigt die durchschnittliche Drosselbetäti-
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-H-
gungsspannung, bis eine Maximalspannung erreicht ist, welche
eine maximale Beschleunigung erzeugt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
sich der eingestellten Geschwindigkeit nähert, so nimmt die durchschnittliche Drosselbetätigerspannung proportional
ab und erreicht den Wert 0 bei der eingestellten Geschwindigkeit, um eine ruckartige Bewegung des Fahrzeuges zu
verhindern. Bei Geschwindigkeiten innerhalb der eingestellten Geschwindigkeit verbleibt die durchschnittliche Drosselbetätigungsspannung
bei O.
Es liegt innerhalb des Erfindungsgedankensf Mittel zur Betätigung
der Bremsen des Fahrzeuges vorzusehen, um dieses zu verlangsamen, wenn die Fahrzeuggesebwindigkeit wesentlich über
die eingestellte Geschwindigkeit ansteigt.
Die Erfindung umfaßt ferner einen digitalen Tachometer 32,
welcher ein Speicherelement mit Dekodierungs» und Aueleseelementen
enthält. Gemäß Fig. 1 nimmt der digitale Tachometer 32 die Ausgangsgröße dee Geschwindigkeitezählere 19 und einen
T0/2-ZeitgeberimpulB dee Zeitgebergenermtore 18 auf. Ea sei
erneut darauf hingewiesen, dafl der Geecfrwindigkeitszähler 19
eine Zahl proportional der Pahrzeugietg»*cinfindigkeit während
einer R/2-Zeitgeberperiode zählt. Zta» 2T#itpunkt tf weist der
Geschwindigkeitszähler eine darin gespeicherte Digitalzahl
proportional der tatsächlichen Fahrzeuggeeobwindigkeit auf\ der
T0/2-ZeitgeberimpulB überträgt dies· Zahl zu dem digitalen
Tachometer. Der digitale Tachometer 32 speichert diese Zahl,
dekodiert sie und zeigt sie durch Ausleseelemente an. Der fahrer wird auf diese Weise in jedem Zeitpunkt mit einer praktisch
augenblicklichen digitalen Ablesung der Istgeachwindigkeit des Fahrzeuges versehen.
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Claims (10)
1.1 · /Digitale Geschwindigkeitsregelung zur Aufrechterhaltung einer
vorgewählten Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges, gekennzeichnet
durch einen auf die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges ansprechenden
ersten Digitalsignalgenerator, Bauelemente .zur Erzeugung
(Gedächtnislader 16) und Speicherung einer ersten Digitalzahl proportional einer vorgewählten Fahrzeuggeschwindigkeit,
einen ersten Digitalzähler (17) unter zeitlicher
Steuerung durch das erste Digitalsignal in Abhängigkeit von der *
Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges, einen digitalen Vergleicher (20), welcher auf die erste Digitalzahl proportional der vorgewählten
Geschwindigkeit sowie den Digitalzähler (17) anspricht, wobei ein digitales Fehlersignal erzeugt wird, und
Bauelemente (Aktivierungssohalter 15) zur Einstellung der Fahrzeuggeschwindigkeit
in Abhängigkeit von dem digitalen Fehlersignal zur Aufrechterhaltung der vorgewählten Geschwindigkeit.
2, Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
auf die Iatgesehwindigkeit des Fahrzeuges ansprechende erste
Digitalsignal (10) eine Reihe von Geschwindigkeitssignalimpulsen mit einer Impulsfrequenz proportional der Fahrzeuggeschwin-'
digkeit umfaßt. (
3. Regelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bauelemente zur Erzeugung und Steuerung einer ersten Digitalzahl proportional einer vorgewählten Fahrzeuggeschwindigkeit
folgende Elemente umfassen: Einen ersten digitalen Bezugszeitgeber
(11), einen ersten digitalen Zähler zur Zählung der Anzahl
von Geschwindigkeitssignalimpulsen in einer ersten Zeitgeberperiode zur Erzeugung der ersten Digitalzahl in Abhängigkeit
von der vorgewählten Fahrzeuggeschwindigkeit während der ersten Bezugszeitgeberperiode und Bauelemente zur Speicherung
der ersten Digitalzahl in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit in dem ersten Digitalzähler.
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4. Regelung nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch einen zweiten digitalen Bezugszeitgeber, einen zweiten Signalzähler,
Bauelemente zur Zeitsteuerung des zweiten Zählers durch das erste digitale Geschwindigkeitssignal über eine Hälfte der
Periode des ersten Bezugszeitgebers sowie zur Zeitsteuerung des zweiten Zählers durch den zweiten Bezugszeitgeber über die andere
Hälfte der Periode des ersten BezugsZeitgebers, wobei der digi-
• tale Vergleicher (20) eine Ausgangsgröße erzeugt, die ansteigt
und auf einem vorgewählten Potentialwert verbleibt, wenn immer die Ausgangsgröße des zweiten Zählers gleich der ersten Digitalzahl
proportional der vorgewählten Fahrzeuggeschwindigkeit ist,
Bauelemente zur Rückstellung der Ausgangsgröße des digitalen Vergleichers auf 0 beim Beginn jeder ersten Bezugszeitgeberperiode
und auf die Ausgangsgröße des digitalen Vergleichers ansprechende Bauelemente (Ausgangslogikschaltung 21) zur Erzeugung
eines digitalen Fehlersignals.
5. Regelung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß das
digitale Fehlersignal eine impulsbreitenmodulierte Rechteckwelle mit einer Impulsbreite proportional der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der vorgewählten Geschwindigkeit und einer
Fahrzeugistgeschwindigkeit unterhalb der vorgewählten Geschwindigkeit ist.
6. Regelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf
die Ausgangsgröße des digitalen Vergleichers (20) zur Erzeugung eines impulsbreitenmodulierten digitalen Fehlersignals ansprechenden Bauelemente folgende Elemente umfassen? Bauelemente
zur Erzeugung einer ersten Spannung zu Zeitpunkten entsprechend dem Beginn jeder ersten geradzahligen Bezugszeitgeberperiode,
Bauelemente zur Sperrung der ersten Spannung in Abhängigkeit von einer Ausgangsgröße des digitalen Vergleichers und Bauelemente
zur Sperrung der ersten Spannung zu Zeitpunkten entsprechend dem Beginn jeder ersten ungeradzahligen Bezugszeitgeberperiode.
7. Regelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Ausgangsgröße des digitalen Vergleichers (20) zur Erzeugung ei-
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nes impulsbreitenmodulierten digitalen Fehlersignals ansprechenden
Bauelemente folgende Elemente umfassen: Einen ersten rückstellbaren digitalen Flip/Flop (27) mit einer Ausgangsgröße,
Bauelemente zur Einstellung des ersten Flip/Flops zu Zeitpunkten entsprechend dem Beginn jeder ersten geradzahligen Bezugszeitgeberperiode,
Bauelemente zur Rückstellung des ersten Flip/Flop in Abhängigkeit von einer Ausgangsgröße des digitalen Vergleichers
(20) und Bauelemente zur Rückstellung* des ersten Flip/Flop zu Zeitpunkten entsprechend dem Beginn jeder ersten ungeradzahligen
Bezugszeitgeberperiode.
8. Regelung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen zweiten ™
rückstellbaren digitalen Flip/Flop (30), eine erste Undstufe (29), wobei eine Eingangsgröße zu der ersten Undstufe von dem
Ausgang des ersten digitalen Flip/Flop (27) verläuft, während die andere Eingangsgröße au der ersten Undstufe von dem Ausgang
des zweiten digitalen Flip/Flop verläuft, Bauelemente zur Rückstellung des zweiten Flip/Flop in Abhängigkeit von einem
Kommando zur Abschaltung der digitalen Geschwindigkeitsregelung und Bauelemente zur Einstellung des zweiten Flip/Flop zwecks
Einschaltung der digitalen Geschwindigkeitsregelung.
9. Regelung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommando zur Abschaltung des Systems in Abhängigkeit von einem |
Bremskommando vorliegt.
10. Regelung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement zur Einstellung der Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit
von dem digitalen Fehlarsignal die Einstellung einer
Drossel umfaßt, um die Drehzahl des Motors des Fahrzeuges zu verändern.
Für Firma TRW Ine.:
PATHNf ATlWAlTE
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Leerseite
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |