DE2110875B2 - Digitale geschwindigkeitsregelung zur aufrechterhaltung einer vorgewaehlten geschwindigkeit - Google Patents
Digitale geschwindigkeitsregelung zur aufrechterhaltung einer vorgewaehlten geschwindigkeitInfo
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Description
Die älteste automatische Einrichtung zur Geschwin- Die Erfindung bezieht sich also auf ein Digitaldigkeiisbeeinflussung
war eine einfache Armaturen- system zur Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit brett-Drosselsteuerung in einer Anordnung zum Fest- eines Kraftfahrzeuges auf einem vorgewählten Gehalten
der Drossel in einer festgelegten Einstellung. schwindigkeitswert. Sie ist gekennzeichnet durch einen
Diese Art von Steuerung vermochte jedoch nicht die 5 auf die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges ansprechenverschiedenen
Änderungen der Antriebszustände zu den ersten Digitalsignalgenerator, Bauelemente zur
kompensieren, beispielsweise Wind, Gelände und Erzeugung und Speicherung einer £,sten Digitalzahl
Straßenoberflächen-Beschaffenheit. proportional einer vorgewählten Fahrzeuggeschwin-
Ee wurden auch elektronische Kraftfahrzeug- Ge- digkeit, einen ersten Digitalzähler unter zeitlicher
schwindigkeitsregelungen unter Verwendung zweier io Steuerung durch das erste Digitalsignal in Abhängigelektrischer Analogsignale entwickelt, von denen keit von der Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges, einen
eines proportional der Istgeschwindigkeit des Fahr- digitalen Vergleich, welcher auf die erste Digitalzahl
zeuges und das andere proportional der Sollge- proportional der vorgewählten Geschwindigkeit sowie
schwindigkeit ist. Diese Analogsignale werden ver- den Digitalzähler anspricht, wobei ein digitales Fehglichen,
um ein Fehlersignal zu erzeugen, das zur 15 !ersignal erzeugt wird, und Bauelemente zur Einstel-Einstellung
der Drossel aufgegeben wird, um die Ist- lung der Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit
geschwindigkeit des Fahrzeuges gleich der Soll- von dem digitalen Fehlersignal zur Aufrechterhaltung
geschwindigkeit zu machen. der vorgewählten Geschwindigkeit.
Es sind auch weitere Verbesserungen dieser Art Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
von Einrichtungen bekannt, welche analoge Gedächt- 20 Erfindung wird die Geschwindigkeit eines Kraftfahrnissystcme
verwenden, um die Fahrzeugsollgeschwin- zeuges durch einen Digitalfühler abgefühlt, um digidigkeit
aufzuzeichnen. Ein typisches Analoggedächt- tale Geschwindigkeitsimpulse zu erzeugen. Ein Benis
umfaßt einen Kondensator von hoher Qualität, zueszeitgeber erzeugt eine Reihe von Bezugszeitgeberweicher
auf eine bestimmte Spannung aufgeladen impulsen. Ein Digitalzähler zählt und speichert die
wird. Die durch den Kondensator gespeicherte Span- «5 Anzahl von digitalen Geschwindigkeitsimpulsen,
nung ist proportional der Sollgeschwindigkeit. Ein welche in einer Periode des Bezugszeitgebers auftre-Verstärker
von sehr hoher Eingangsimpedanz wird ten, wobei eine Digitalzahl proportional der geverwendet,
um die vorgewählte Spannung auszulesen wünschten Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt wird,
und mit derjenigen Spannung zu vergleichen, die der Die Anzahl von in einer Bezugszeitgeberperiode Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges entspricht. Die 30 auftretenden Geschwindigkeitsimpulsen wird digital Kondensatoren von hoher Qualität müssen in der mit der gespeicherten Anzahl von Geschwindigkeits-Lage sein, ihre Ladung innerhalb von 1 % über impulsen verglichen, um ein digitales Fehlersignal zu 5 Stunden zu halten. Um dies zu erreichen, müssen erzeugen. Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird die Kondensatoren von einer sehr aufwendigen Art durch ein elektromechanisches Drosselventil-Solenoid und hermetisch abgedichtet sein, um Kriechströme 35 eingestellt. In Abhängigkeit von dem digitalen Fehlerzu vermeiden. Die hohen Kosten dieser Kondensato- signal stellt das Drosselventil-Solenoid die Fahrzeugren sind aus diesem Grund als sehr nachteilig zu be- geschwindigkeit auf die Sollgeschwindigkeit ein.
trachten. Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen näher
und mit derjenigen Spannung zu vergleichen, die der Die Anzahl von in einer Bezugszeitgeberperiode Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges entspricht. Die 30 auftretenden Geschwindigkeitsimpulsen wird digital Kondensatoren von hoher Qualität müssen in der mit der gespeicherten Anzahl von Geschwindigkeits-Lage sein, ihre Ladung innerhalb von 1 % über impulsen verglichen, um ein digitales Fehlersignal zu 5 Stunden zu halten. Um dies zu erreichen, müssen erzeugen. Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird die Kondensatoren von einer sehr aufwendigen Art durch ein elektromechanisches Drosselventil-Solenoid und hermetisch abgedichtet sein, um Kriechströme 35 eingestellt. In Abhängigkeit von dem digitalen Fehlerzu vermeiden. Die hohen Kosten dieser Kondensato- signal stellt das Drosselventil-Solenoid die Fahrzeugren sind aus diesem Grund als sehr nachteilig zu be- geschwindigkeit auf die Sollgeschwindigkeit ein.
trachten. Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen näher
Ein anderes Beispiel eines analogen Gedächtnisses erläutert. Es zeigt
ergibt sich aus der USA.-Patentschrift 3 340 950. 40 F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer digitalen Ge-Dieses
analoge Gedächtnis dient zur Geschwindig- schwindigkeitsregelung nach der Erfindung in Blockkeitsregelung,
wobei ein Ton mit einer Frequenz pro- Schaltbilddarstellung,
portional der Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges er- Fig. 2 eine Gruppe von Impulsdiagrammen zur
zeugt wird. Wenn die Sollgeschwindigkeit erreicht Veranschaulichung der Wirkungsweise der Anord-
ist, wird der bei dieser Geschwindigkeit erzeugte Ton 45 nung nach Fig. 1,
auf einem Magnetband aufgezeichnet. Es sind Mittel F i g. 3 eine in der Anordnung nach F i g. 1 enthal-
vorgesehen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit in Ab- tene Ausgangslogikschaltung in Blockschaltbilddar-
hängigkeit von dem aufgezeichneten Signal zu regeln. stellung,
Analoge Gedächtnisse, beispielsweise gemäß der F i g. 4 die durchschnittliche Drosselventil-Betäti-
oben beschriebenen Art, sind im Vergleich zu einem 50 gungsspannung als Funktion der tatsächlichen Fahr-
Digitalgedächtnis kostspielig. Jedoch würde die Ver- Zeuggeschwindigkeit in Schaubilddarstellung.
Wendung des Digitalgedächtnisses in einem Analog- In der digitalen Geschwindigkeitsregelanordnung
system Analog/Digital-Wandler erfordern, welche die nach Fig. 1 wird ein Geschwindigkeitssignal 10 von
einem Digitalgedächtnis eigene Wirtschaftlichkeit dem Fahrzeug an einem »Geschwindigkeitssignal
wieder aufheben. 55 ein«-Anschluß aufgenommen. Das Geschwindigkeits-
Es wäre demgemäß günstig, ein insgesamt digitales signal weist die Form einer Reihe von Impulsen ge-Geschwindigkeitsaufrechterhaltungssystem
aufzubau- maß Fig. 2A auf. Wenn die Fahrzeuggeschwindigen,
um vollen Nutzen aus der Wirtschaftlichkeit eines keit steigt so steigt die Anzahl der Impulse pro Zeitdigitalen.
Gedächtnisses zu ziehen. Zusätzlich macht einheit proportional. Daher stellt das Geschwindigdie
sich entwickelnde Technologie von integrierten 60 keitssignal 10 in jedem Zeitpunkt die Istgeschwindig-Halbleiterschaltungen
(MOS LS/) auf Metalloxidbasis keit des Fahrzeuges dar.
die digitale Lösung des Problems wirtschaftlich attrak- Das Geschwindigkeitssignal 10 kann auf verschie-
tiv für Massenproduktionsprogramme, beispielsweise denc Weise gewonnen werden, wie dies für die Er-
bei der Kraftfahrzeugherstellung. Ferner ergibt die zeugung einer Reihe von Impulsen in Abhängigkeit
Art der Digitalelektronik eine Geschwindigkeitsrege- 65 von der Geschwindigkeit eines sich bewegenden Fahr-
lung, welche in weitem Umfang durch Temperatur- zeuges bekannt ist. Beispielsweise kann das Geschwin-
änderungen, Störungen der Energieversorgung, Alte- digkeitssignal 10 durch ein rotierndes Zahnrad erzeugt
rung und Produktionstoleranzen unbeeinflußt bleibt. werden, das lwn'phcmaR;« —♦ ■*-- *■ -*-·->--'--
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bunden ist, die mit einer Geschwindigkeit proportio- Geschwindigkeitssignal-Zeitgeberimpulses zum Zeitnal
der Fahrzeuggeschwindigkeit rotiert, wobei Im- punkt Z1 kehrt der Zeitgeberimpuls T0 auf 0 zurück,
pulse in einen Detektor eingespeist werden, wenn Beirr Beginn des nächsten Ä-Bezugs-Zeitgeberimpuljeder
Zahnradzahn an demselben vorbeiläuft. Die ses, der zum Zeitpunkt t2 auftritt, steigt der Zeitgeber-Anzahl
von pro Zeiteinheit erzeugten Impulsen ist 5 impuls t0 wieder auf das gewählte Potential und fällt
proportional der Fahrzeuggeschwindigkeit. Anders zum Zeitpunkt t3 auf 0, wobei diese Zeit mit dem Beausgedrückt
ist die Frequenz des Geschwindigkeits- ginn des nächsten Geschwindigkeitssignalimpulses zusignal
proportional der Fahrzeuggeschwindigkeit. sammenfällt. In ähnlicher Weise steigt der Zeitgeber-
Ein Bezugszeitgeber 11 erzeugt drei Reihen von impuls T0 zum Zeitpunkt t0 an und fällt zum Zeit-Impulsen,
von denen zwei in Fig. 2B, 2C veran- io punkt /,' ab; steigt zum Zeitpunkt t2' an und fällt zum
schaulicht sind. Der Bezugszeitgeber 11 erzeugt die Zeitpunkt ts' ab.
drei Impulszüge in folgender Weise. Ein digitaler Der Zeitgebergenerator 18 verwendet einen Zeit-Zeitgeber
erzeugt einen Impulszug XR an einem geberimpuls T0 zur Erzeugung von Zeitgeberimpulsen
Ausgang 12 des Bezugszeitgebers 11. Der Impulszug T0Il und [T0Il)'. Dsr Zeitgeberimpuls T0 wird von
XR hat bei normalen Fahrgeschwindigkeiten eine ge- 15 jedem ungeradzahligen ro-Zeitgeberimpuls abgeleitet,
ringe Frequenz im Vergleich zu dem Geschwindig- Daher fallen ro/2-Zeilgeberiinpulse mit dem Beginn
keitssignal 10. Binäre Teiler innerhalb des Bezugs- jeder Ä/2-Zeitgeberperiode zusammen. Der Zeitgeberzeitgebers
11 teilen die Frequenz des Impulszuges XR impuls (T0Il)' wird von jedem geradzahligen 7"0-Zeitzur
Erzeugung eines Impulszuges R gemäß Fig. 2B. geberimpuls abgeleitet. Daher fallen ro/2-Zeitgeber-Die
Frequenz des Bezugszeitgebers R ist wesentlich ao impulse mit dem Beginn jeder 7f/2~-Zeitgeberperiode
geringer als diejenige des Geschwindigkeitssignals 10 zusammen. Es liegt innerhalb des Erfindungsgedangemäß
Fig. 2A. Es liegt jedoch innerhalb des Er- kens, die T0Il- und (ro/2)'-Zeitgeberimpulse von den
findungsgedankens, einen Bezugszeitgeber-Impuls- R/1- bzw. κ/2-Zeitgeberimpulsen abzuleiten,
zug R mit einer wesentlich höheren Frequenz als das Der Gedächtnislader 16 nimmt Geschwindigkeits-Geschwindigkeitssignal zu erzeugen. Die Wahl der 25 Signalimpulse 10, Λ-Bezugszeitgeberimpulse sowie Zeitgeberschemata kann durch Beschränkungen der einen ro-Zeitgeberimpuls auf. Wenn der Geschwindigitalen Bauelemente, nicht jedoch durch die Theorie, digkeitseinstellschalter 15 betätigt wird, so vermag begrenzt sein. Demgemäß wird für die Zwecke der der Gedächtnislader an dem Beginn der nächsten folgenden Beschreibung lediglich ein Zeitgeberschema R -Zeitgeberperiode zu arbeiten. Gemäß Fig. 2 sei unter Verwendung eines Bezugs-Zeitgeberimpuls- 30 angenommen, daß der Geschwindigkeitseinstellschalzuges R abgehandelt, dessen Frequenz niedriger als ter 15 zum Zeitpunkt ts betätigt wird. Die nächste R-diejenigen des Geschwmdigkeitssignals liegt. Zeitgeberperiode beginnt zum Zeitpunkt I0. Zum Zeit-
zug R mit einer wesentlich höheren Frequenz als das Der Gedächtnislader 16 nimmt Geschwindigkeits-Geschwindigkeitssignal zu erzeugen. Die Wahl der 25 Signalimpulse 10, Λ-Bezugszeitgeberimpulse sowie Zeitgeberschemata kann durch Beschränkungen der einen ro-Zeitgeberimpuls auf. Wenn der Geschwindigitalen Bauelemente, nicht jedoch durch die Theorie, digkeitseinstellschalter 15 betätigt wird, so vermag begrenzt sein. Demgemäß wird für die Zwecke der der Gedächtnislader an dem Beginn der nächsten folgenden Beschreibung lediglich ein Zeitgeberschema R -Zeitgeberperiode zu arbeiten. Gemäß Fig. 2 sei unter Verwendung eines Bezugs-Zeitgeberimpuls- 30 angenommen, daß der Geschwindigkeitseinstellschalzuges R abgehandelt, dessen Frequenz niedriger als ter 15 zum Zeitpunkt ts betätigt wird. Die nächste R-diejenigen des Geschwmdigkeitssignals liegt. Zeitgeberperiode beginnt zum Zeitpunkt I0. Zum Zeit-
Der Bezugs-Zeitgeberimpulszug R wird ferner in- punkt t0 stellt ein ro-Zeitgeberimpuls den Gedächtnerhalb
des Bezugszeitgebers 11 um den Faktor 2 ge- niszähler 17 über die Rückstelleitung zurück, und das
teilt, um einen Impulszug R/2 an dem Ausgang 13 zu 35 Geschwindigkeitssignal 10 wird durch den Gedächterzeugen.
Der Bezugs-Zeitgeberimpulszug R/2 ergibt nislader 16 über die Gedächtnis-Zeitgeberleitung zu
sich aus F i g. 2 C. Ein Wandler 14 arbeitet aaf der dem Gedächtniszähler 17 gerichtet. Der Gedächtnis-Frequenz
R/l, um die Wellenform gemäß Fig. 2D zähler 17 ist ein Digitalzähler, welcher durch das Gezu
erzeugen. Die invertierte Wellenform der Fre- schwindigkeitssignal 10 zeitgesteuert wird, das über
quenz RIl ist nachfolgend als "RlI. bezeichnet. 40 eine R-Zeitgeberperiode zählt. Zum Zeitpunkt t0 hört
Um die digitale Geschwindigkeitsregelung zu be- der Gedächtniszähler 17 mit der Zählung auf, und der
einflussen, justiert der Fahrer die Fahrzeuggeschwin- Gedächtnislader 16 erfüllt seine Funktion, bis der Ge-
digkeit auf den Sollwert und stellt einen Geschwin- schwindigkeitseinsteliknopf 15 gedrückt wird, um eine
digkeitseinstellschalter 15 ein. Die Betätigung des neue Einstellgeschwindigkeit einzuspeisen.
Schalters 15 löst einen Gedächtnislader 16 aus, wel- 45 Da der Gedächtniszähler 17 die Anzahl von Ge-
cher bewirkt, daß ein Gedächtniszähler 17 die An- schwindigkeitssignalimpulsen in einer bekannten
zahl von Geschwindigkeitssignalimpulsen für eine Zeitperiode zählte, d. h. in einer Ä-Zeitgeberperiode,
ii-Periode des Bezugszeitgebers gemäß F i g. 2 B zählt ist die darin gespeicherte Digitalzahl proportional der
und speichert. Auf diese Weise ist die Anzahl von Einstellgeschwindigkeit des Fahrzeuges während die-
Geschwmdigkeitssignalimpulsen, welche in irgend- 50 ser Ä-Zeitgeberperiode, die unmittelbar der Betäti-
einer Ä-Zeitgeberperiode gespeichert wurde, eine gung des Geschwindigkeitseinstellschalters 15 folgt,
binäre Digitalzahl proportional der Geschwindigkeit Ein Geschwindigkeitszähler 19, der als Digitalzäh-
des Fahrzeuges während dieser Ä-Zeitgeberperiode. ler ausgebildet ist wird entweder durch das Geschwin-
Die gewünschte Geschwindigkeit des Fahrzeugs, digkeitssignal 10 oder die ^^-Ausgangsgröße des Be-
welche proportional der Anzahl von in dem Gedächt- 55 zugszeitgebers 11 gesteuert und durch einen T0Il-
niszähler 17 gespeicherten Geschwindigkeitsimpulsen Zeitgeberimpuls auf 0 zurückgestellt,
ist, wird nachfolgend als »Einstellgeschwindigkeit« Ein Digitalvergleicher 20 nimmt Eingangssignale
bezeichnet von dem Gedächtniszähler 17 sowie dem Geschwin-
Ein Verständnis des Gedächtnisladers 16 sowie digkeitszähler 19 auf. Wenn die Ausgangsgrößen des
Gedächtniszählers 17 erfordert die Erläuterung eines 60 Gedächtniszählers 17 sowie des Geschwindigkeitszäh-
Zeitgebergenerators 18, welcher Geschwindigkeits- lers 19 zusammenfallen, so gibt der Digitalvergleicher
signalimpulse 10 und die ^-Ausgangsgröße des Be- 20 einen Impuls an eine Ausgangslogikschaltung 21
zugszeitgebers 11 aufnimmt Der Zeitgebergenerator ab. Der Betrieb der Ausgangslogikschaltung 21 ist
18 erzeugt Ausgangsimpulse T0, T0Il und (T0H)' ge- nachfolgend in Einzelheiten erläutert
maß Fig. 2E, 2F bzw. 2G. Gemäß Fi g. 2 steigt der 65 Der Digitalzähler 19 wird in nachfolgender Weise
Zeitgeberimpuls T0 auf ein bestimmtes Potential zum zeitgesteuert. Der JKR-Impulszug und Ή./2 werden
Beginn des ersten Ä-Bezugs-Zeitgeberimpulses, der einer ersten Undstufe 22 zugeführt Das Geschwindig-
zum Zeitpunkt t0 auftritt Beim Beginn des nächsten keitssignal 10 sowie R/2 werden einer zweiten Und-
7 V^ 8
stufe 23 zugeführt. Die Ausgänge der ersten und abgeschaltet. Wenn der Abschalt-Flip/Flop eingezweiten
Undstufe 22, 23 werden einer Oderstufe 24 schaltet ist, so tastet eine Ausgangsgröße entsprezugeführt.
Die Ausgangsgröße der Oderstufe 24 wird chend einer logischen 1 die Undstufe 29. Auf diese
verwendet, um den Geschwindigkeitszähler 19 zeitlich Weise ist die Ausgangsgröße des Flip/Flop 27 in der
zu steuern. Gemäß F i g. 2 ist R/2 vom Zeitpunkt Z0 5 Lage, den Drosselbetätiger 26 anzutreiben. Wenn der
bis zum Zeitpunkt Z2 hoch, während Hl7I niedrig ist. Abschalt-Flip/Flop eingestellt ist, so schaltet eine Aus-Daher
werden die Undstufe 23 geöffnet und die Und- gangsgröße entsprechend einer logischen 0 die Undstufe
22 gesperrt, so daß das Geschwindigkeitssignal stufe 29 ab, um die Ausgangsgröße des Flip/Flop 27
10 den Geschwindigkeitszähler 19 über die Undstufe von dem Drosselbetätiger 26 abzuschalten. Ein Ab-23
sowie die Oderstufe 24 zeitsteuert. Vom Zeitpunkt io schaltimpuls zur Rückstellung des Flip/Flop 30 kann
Z2 bis zum Zeitpunkt Z0' ist R/2 niedrig und 77/2 hoch. erzeugt werden, indem die Bremsen des Fahrzeuges
Daher werden die Undstufe 23 gesperrt und die Und- betätigt werden oder indem das Getriebe in eine
stufe 22 getastet, wobei die XR-Ausgangsgröße des Leerlaufstellung bewegt wird. Um das System erneut
Bezugszeitgebers 11 den Geschwindigkeitszähler 19 einzuschalten, wird ein »Geschwindigkeit wieder anüber
die Undstufe 22 sowie die Oderstufe 24 zeit- 15 nehmen «-Schalter 31 betätigt, um einen Impuls zur
steuert. Einstellung des Flip/Flop 30, zur Betätigung der drit-
Fig. 2H zeigt die Ausgangsgröße des Geschwin- ten Undstufe 29 sowie zur Weitertastung der Aus-
digkeitszähiers 19. Die Linie »Geschwindigkeit ein- gangsgröße des Flip/Flop 27 zu dem Drosselbetätiger
stellen« zeigt eine Zählung entsprechend der Aus- 26 zu erzeugen.
gangsgröße des Gedächtniszählers 17. Wenn die 20 Die Erzeugung des Drosselbetätigersignals ist nachLinie
»Geschwindigkeit einstellen« höher wäre, so folgend in Verbindung mit F i g. 2, 3 erläutert. Ein
wäre die Einstellgeschwindigkeit des Fahrzeuges (ro/2)'-Impuls, welcher zum Zeitpunkt Z1, auftritt,
höher. Wenn umgekehrt die Linie »Geschwindigkeit stellt den Ausgangs-Flip/Flop 27 ein. Wenii der Geeinstellen«
niedriger wäre, so wäre die Einstellge- schwindigkeitszähler 19 auf die Einstellgeschwindigschwindigkeit
des Fahrzeuges geringer. Zum Zeit- 25 keit hochzählt, so stellt die Ausgangsgröße des Digipunkt
Z0, Z0', usw. stellt der Zeitgeberimpuls TnH den talvergleichers 20 den Flip/Flop 27 zum Zeitpunkt Z4
Geschwindigkeitszähler 19 zurück, wobei der Digital- zurück. Der Digitalvergleicher 20 wird in Abhängigvergleicher
20 in Abhängigkeit von dem Geschwindig- keit von einem ro/2-Impuls zum Zeitpunkt Z0' zurückkeitszähler
19 auf 0 folgt. Vom Zeitpunkt Z0 bis zum gestellt. Wenn die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges
Zeitpunkt Z2 wird der Geschwindigkeitszähler 19 durch 30 geringer als die eingestellte Geschwindigkeit ist, so
das Geschwindigkeitssignal 10 zeitgesteuert. Von dem gibt der Vergleicher einen Ausgangsimpuls nach dem
Zeitpunkt I2 bis zu dem Zeitpunkt Z0' wird der Ge- Zeitpunkt £., ab.
schwindigkeitszähler 19 durch die XR-Ausgangsgröße Die Länge der Zeit vom Zeitpunkt Z0 bis zum Zeitdes
Bezugszeitgebers 11 zeitgesteuert. Zu einem Zeit- punkt Z4 ist proportional der Geschwindigkeitsdiffepunkt
Z4 ist die Ausgangsgröße des Geschwindigkeits- 35 renz zwischen der eingestellten Geschwindigkeit und
Zählers 19 gleich derjenigen des Gedächtniszählers 17, der Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges. Zur Erzeuso
daß der Digitalvergleicher 20 einen Ausgangsim- gung einer Rechteckwelle mit einer Impulsbreite
puls gemäß Fig. 21 abgibt. Die Ausgangsgröße des proportional dieser Geschwindigkeitsdifferenz wird
Vergleichers 20 bleibt hoch; der Geschwindigkeits- der Ausgangs-Flip/Flop 27 durch einen Γ,/2-Impuls
zähler 19 setzt seine Zählung bis zum Zeitpunkt Z0' 40 zum Zeitpunkt Z2 eingestellt und durch den Digitalfort,
wenn diese in Abhängigkeit von einem To/2- vergleicher zum Zeitpunkt Z4 zurückgestellt.
Zeitgeberimpuls auf 0 zurückgestellt werden. Wenn die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahr-
Zeitgeberimpuls auf 0 zurückgestellt werden. Wenn die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahr-
Die Ausgangslogikschaltung 21 regelt die Ge- zeuges wesentlich geringer als die eingestellte Geschwindigkeit
des Fahrzeugs in nachfolgender Weise, schwindigkeit ist, so kann der Geschwindigkeitszähwobei
Zeitgeberimpulse TJ2 und (7"0/2)' von dem 45 ler 19 niemals auf die eingestellte Geschwindigkeit
Zeitgebergenerator 18 sowie die Ausgangsgröße des vor dem Beginn der nächsten Λ/2-Zeitgeberperiode
Digitalvergleichers 20 aufgenommen werden. Die heraufzählen. Um sicherzustellen, daß der Ausgangs-Ausgangsgröße
der Logikschaltung 21 wird durch Flip/Flop 27 zeitlich vor dem nächsten (70/2)'-Zeiteinen
Ausgangsverstärker 25 verstärkt, welcher wie- geberimpuls zurückgestellt wird, stellt ein ro/2-Zeitderum
einen Drosselbetätiger 26 antreibt Der Dros- 50 geberimpuls den Flip-Flop 27 zu Zeitpunkten Z0, Z0
selbetätiger 26 regelt direkt die Fahrzeuggeschwindig- usw. zurück. Daher beträgt der maximale Sicherheitskeit.
zyklus der Ausgangslogikschaltung 50%.
Die Betriebsweise der Ausgangslogikschaltung 21 Wenn die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges gleicli
ist in Verbindung mit Fig. 3 näher erläutert. Ein der Einstellgeschwindigkeit ist, so zählt der Ge-
Ausgangs-Flip/Flop 27 wird beim Empfang eines 55 schwindigkeitszähler 19 bis zu der eingestellten Ge-
(ro/2)'-Impulses eingestellt und über eine Oderstufe schwindigkeit zum Zeitpunkt r2 herauf. Wenn dies
28 beim Empfang eines Impulses von dem Digital- auftritt, so wird das Drosselbetätigersignal gesperrt
vergleicher 20 oder eines ro/2-Impulses von dem Zeit- so daß keine Drosselung auftritt. Dieser Zustand er-
gebergenerator 18 zurückgestellt. zeugt ein Nullspannungs-Kommando für den Drossel-
Die Ausgangsgröße des Ausgangs-Flip-Flop 27 60 betätiger 26.
wird dem Ausgangsverstärker 25 über eine dritte. Wenn die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeil
Undstufe 29 zugeführt. größer als die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeil
Das System kann durch einen Abschalt-Flip/Flop ist, so zählt der Geschwindigkeitszähler 19 zum Zeit-30
abgeschaltet oder eingeschaltet werden. Der Aus- punkt Z5 auf die eingestellte Geschwindigkeit herauf
gangs-Flip/Flop 27 wird getastet, um den Drossel- 65 und zwar vor dem Zeitpunkt Z2'. Die Ausgangsgebetätiger
26 durch eine dritte Undstufe 29 anzutrei- schwindigkeit des Digitalzählers 20 tritt zum Zeitben.
Die dritte Undstufe 29 wird durch die Ausgangs- punkt Z5 auf und sperrt den Ausgangs-Flip/Flop 2(
größe des Abschalt-Flip/Flop 30 eingeschaltet und gegenüber einer Einstellung zum Zeitpunkt Z2' durcr
den Zeitgeberimpuls {TJ2)'. Auf diese Weise wird
keine Drosselbetätigung bewirkt, und das Fahrzeug verlangsamt sich auf die eingestellte Geschwindigkeit.
Die Ausgangsgröße der Logikschaltung 21 ist somit eine impulsbreitenmodulierte Rechteckwelle mit
einer Impulsbreite proportional der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der eingestellten Geschwindigkeit
und der Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges, solange 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 Drosseibetätigung und damii die Falirzeuggeschwindigkeit.
Der Drosselbetätiger 26 kann eine elektropneumatische Einrichtung sein, die auf ein impulsbreitenmoduliertes
Signal anspricht. In typischer Weise überläuft der Betätiger 26 die normale Drosselregelung
des Fahrzeuges, wenn die digitale Geschwindigkeitsregelung eingeschaltet ist. Wenn das
System eingeschaltet ist, liegt keine Spannung an dem Betätiger 26, wobei eine dem Wert 0 entsprechende
Drosselwirkung dem Fahrzeug zugeführt wird. Wenn die Impulsbreite der Eingangsspannung zu dem Betätiger
26 steigt, so steigt die Durchschnittsspannung proportional, und die Fahrzeuggeschwindigkeit steigt
entsprechend gemäß F i g. 4.
Wenn gemäß F i g. 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
Drosselbeiäügeispannung 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 Geschwindigkeitsiähler während einer RH-Zeitgeberperiode
nicht zu der eingestellten Geschwindigkeit heraufzählt. Wenn dies eintritt, so steigt das
Drosselbetätigersignal zum Zeitpunkt t2 an und verbleibt
hoch, bis ein Γ,,/2-Zeitgeberimpuls die Ausgangsgröße
des Flip/Flops 27 zurückstellt Auf diese Weise wird ein 5O°/o-SicherheitszyfcIus an dem Ausgang
der Logikschaltung 21 erzeugt, um zu bewirken, daß der Drosselbetätiger 26 eine maximale Drosselwirkung
liefert und die Fahrzeugsollgeschwindigkeit 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 oder abgesenkt werden.
Der Verstärkungsfaktor der Geschwindigkeitsregelungs-Fehlerspannung
entspricht der Steigung Δ ΥΙΔ C der durchschnittlichen Drosselbetätigerspannung als
ίο Funktion der Geschwindigkeit, wie sich dies aus
F i g. 4 ergibt. Die Steigung kann durch Änderung der Frequenz der XR-Ausgangsgröße des Bezugszeitgebers 11 justiert werden. Wenn die Frequenz vermindert
wird, so braucht der Zähler 19 langer, um auf die eingestellte Geschwindigkeit für eine gegebene
Differenz zwischen der eingestellten Geschwindigkeit sowie der Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges zu zählen.
Da der Geschwindigkeitszähler 19 langer braucht, um bis auf die eingestellte Geschwindigkeit heraufzuzählen,
so wird die Impulsbreite der Ausgangsgröße der Logikschaltung 21 gesteigert, und die durchschnittliche
Drosselbetätigerspannung nimmt zu. Daher wird die Steigung der Kurve gemäß F i g. 4 vergrößert,
was zu einer Steigerung der Steilheit der Geschwindigkeitsregelungs-Fehlerspannung
führt. Wenn in ähnlicher Weise die Frequenz der .Y7?-Ausgangsgröße
des Bezugszeitgebers 11 gesteigert wird, so zählt der Geschwindigkeitszähler 19 bis auf die eingestelup.
Geschwindigkeit für eine gegebene Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der eingestellten Geschwindigkeit
und einer Fahrzeugistgeschwindigkeit schneller herauf, so daß die durchschnittliche Drosselbetätigerspannung
geringer wird. Daher wird die Steigung der Kurve gemäß F i g. 4 verringert, und die Verstärkung
der Geschwindigkeitsregelung-Fehlerspannung wird vermindert.
Wenn eine höhere eingestellte Geschwindigkeit, beispielsweise »λ"« gewählt wird, so ist die Steilheit
ΛΎΊΔΧ' des Systems gleich AYIAX, weil gemäß
den obigen Ausführungen die durchschnittliche Drosselbetätigungsspannung
proportional der absoluten Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der eingestellten Geschwindigkeit sowie der Fahrzeugistgeschwindigkeit
ist, nicht jedoch einer prozentualen Gcschwindigkeitsdifferenz.
Wenn daher die Fahrzeugistgeschwindigkeit unter den eingestellten Wert fällt, so steigt die durchschnittliche
Drosselbetätigungsspannung, 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 Be-
wegung des Fahrzeuges zu verhindern. Bei Geschwindigkeiten innerhalb der eingestellten Geschwindigkeit
verbleibt die durchschnittliche Drosselbetätigungsspannung bei 0.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
2 HO
Claims (10)
1. Digitale Geschwindigkeitsregelung zur Auf- S rechterhaltung 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 VergJeicher (20), weicher auf die erste Digitalzahl
proportional der vorgewählten Geschwindigkeit sowie den Digitalzähler (17) anspricht,
wobei ein digitalem Fehlersignal erzeugt wird, und Bauelemente (Aktivumschalter 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 Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges ansprechende erste Digitalsignal (10)
eine Reihe von Geschwindigkeitssignalimpulsen mit einer Impulsfrequenz proportional der Fahrzeugeschwindigkeit
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 Fahr-Zeuggeschwindigkeit
während der ersten Bezugszeitgeberperiode und Bauelemente zur Speicherung der ersten Digitalzahl in Abhängigkeit von
der Fahrzeuggeschwindigkeit in dem ersten Digitalzähler.
4. Regelung nach einem der Ansprüche 1 bis 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 digitale 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 Im pulsbreite proportional der Geschwindigkeitsdiffe
reiiz zwischen der vorgewählten Geschwindigkci
und einer Fahrzeugistgeschwindigkeit unterhall der vorgewählten Geschwindigkeit ist.
6. Regelung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die auf die Ausgangsgröße des digi
talen Vergleichers (20) zur Erzeugung eines im pulsbreitenmodulierten digitalen Fehle.rsignals an
sprechenden Bauelemente folgende Elemente um fassen: Bauelemente zur Erzeugung einer erster
Spannung zu Zeitpunkten entsprechend dem Beginn jeder ersten geradzahligen Bezugszeitgeberperiode,
Bauelemente zur Sperrung der erster 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 eines 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-Flops in Abhängigkeit von einer Ausgangsgröße des digitalen
Vergleichers (20) und Bauelemente zur Rückstellung des ersten Flip-Flops zu Zeitpunkten
entsprechend dem Beginn jeder ersten ungeradzahligen Bezugszeitgeberperiode.
8. Regelung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen zweiten rückstellbaren digitalen Flip-Flop
(29), wobei eine Eingangsgröße zu der ersten Undstufe von dem Ausgang des ersten digitalen
Flip-Flops (27) verläuft, während die andere Eingangsgröße zu der ersten Undstufe von dem Ausgang
des zweiten digitalen Flip-Flops verläuft, Bauelemente zur Rückstellung des zweiten Flip-Flops
in Abhängigkeit von einem Kommando zur Abschaltung der digitalen Geschwindigkeitsregelung
und Bauelemente zur Einstellung des zweiten Flip-Flops 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 Fehlersignal die Einstellung
einer Drossel umfaßt, um die Drehzahl des Motors des Fahrzeuges zu verändern.
Automatische Geschwindigkeitsregelungseinrichtungen 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.
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