DE4017045A1 - System zur steuerung eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Steuerung eines Kraft­ fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges System ist in der Veröffentlichung "Elektronische Mo­ torsteuerung für Kraftfahrzeuge, Motortechnische Zeitschrift, 4, 1985" am Beispiel eines elektronischen Gaspedalsystems beschrieben. Zur Verbesserung der Funktionssicherheit eines derartigen Systems, wird dort vorgeschlagen, einen Störfall, insbesondere ein klemmendes Fahrpedal, dann zu erkennen, wenn bei Betätigung der Bremse gleich­ zeitig das Fahrpedal ausgelenkt ist. Wird ein derartiger Störfall erkannt, wird die Drosselklappenstellung auf einen kleinen, insbe­ sondere auf den Leerlaufwert, begrenzt.

Da eine derartige Vorgehensweise immer dann einen Notfahrbetrieb des Kraftfahrzeugs einleitet, wenn gleichzeitig Brems- und Pedalbetäti­ gung vorhanden sind, was beispielsweise auch infolge einer zähen Bremsflüssigkeit der Fall sein kann, führt diese Vorgehensweise zu einer Einschränkung der Verfügbarkeit des Kraftfahrzeugs. Darüber hinaus kann es durch Defekte im Bereich des die Bremsbetätigung an­ zeigenden Bremssignals bzw. dessen Erzeugung oder durch Defekte kurzzeitiger Art zum Ausfall des Systems kommen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System der ein­ gangs erwähnten Art derart weiterzubilden, daß bei größtmöglicher Sicherheit eine größtmögliche Verfügbarkeit des Kraftfahrzeugs er­ reicht wird.

Aus der DE-OS 37 43 308 ist ein System zur Steuerung eines Kraft­ fahrzeugs mit einem Überwachungsverfahren bekannt, das einen Not­ fahrbetrieb bei gleichzeitiger Betätigung von Bremse und Fahrpedal einleitet, der Notfahrbetrieb jedoch selbst bei weiterhin vorliegen­ der Bremsbetätigung wieder aufgegeben wird, wenn eine zeitliche Ab­ leitung des Stellungssignal des Fahrpedals betragsmäßig größer als ein Schwellwert wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise, bei erkanntem Störfall den nor­ malen Fahrbetrieb dann aufzunehmen bzw. aufrechtzuerhalten, wenn die Auslenkung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements einen vorge­ gebenen Wert erreicht bzw. unter- oder überschreitet, hat den Vor­ teil, daß unter Berücksichtigung der Sicherheitsforderungen eines Systems zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs, die Verfügbarkeit des Kraftfahrzeugs erhöht wird.

Der Vergleich der Auslenkung des Bedienelements mit einem oder meh­ reren vorgegebenen Schwellwerten, die in vorteilhafter Weise auf der Basis des Stellungssignals des Bedienelements erzeugt werden, er­ laubt gegenüber der Auswertung der zeitlichen Ableitung des Stel­ lungssignals eine schnellere, genauere Reaktion des Steuerungssy­ stems auf den bei erkanntem, tatsächlich aber nicht vorhandenem Störfall anliegenden Fahrerwunsch, da auch bereits ein betragsmäßig sehr kleiner Änderungswunsch des Fahrers ausgewertet wird. Ein Weg­ fall des oben skizzierten Störfalls, zum Beispiel durch Lösen oder Überdrücken des klemmenden Pedals, kann durch diese Vorgehensweise berücksichtigt werden.

Eine besonders einfache, kostengünstige Realisierung ergibt sich aus der Tatsache, daß eine Bremsbetätigung durch den Fahrer in der Regel bei losgelassenem Fahrpedal stattfindet. Unter dieser Voraussetzung genügt der Vergleich des Fahrpedalstellungssignals mit einer fest vorgegebenen, dem Leerlauf- oder unteren Teillastbereich zugeordnete Schwellwertes.

Die Überprüfung der Funktionsfähigkeit des dem Bremspedal zugeordne­ ten Stellungsgebers und damit der Betätigungsmeldung für die Bremse vor oder während des Fahrbetriebs ist in diesem Zusammenhang eine weitere, die Sicherheit und Verfügbarkeit des Systems erhöhende Maß­ nahme.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Übersichtsblock­ schaltbild zur Darstellung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise am Beispiel eines elektronischen Gaspedalsystems, während Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel eines Flußdiagramms ver­ deutlicht.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist mit 10 ein vom Fahrer betätigbares Bedienelement, insbesondere ein Fahrpedal dargestellt, welches über eine Verbindung 12 mit einer Meßeinrichtung 14 für die Stellung des Fahrpedals ver­ knüpft ist. Die Ausgangsleitung 16 der Meßeinrichtung 14, die ein die Stellung des Fahrpedals repräsentierendes Signal führt, verbin­ det die Meßeinrichtung 14 mit einer Recheneinheit 18.

Ferner ist ein Bremspedal 20 dargestellt, welches über eine Verbin­ dung 22 mit einer Meßeinrichtung 24 für die Stellung des Bremspedals 20 verbunden ist. Die Ausgangsleitung 26, die ein die Stellung des Bremspedals repräsentierendes Signal führt, ist ebenfalls auf die Recheneinheit 18 geführt. Im einfachsten Fall handelt es sich bei der Meßeinrichtung 24 um einen Schalter, der bei Betätigung der Bremse seinen Schaltzustand wechselt. Eine Erfassung der Stellung des Bremspedals über ein Potentiometer stellt eine weitere Möglich­ keit der Ausgestaltung der Meßeinrichtung 24 dar.

Die Signalleitung 16 wird in der Recheneinheit 18 über einen Ver­ knüpfungspunkt 30 an eine Steuereinheit 32 geführt, der über die Leitung 34 ein weiteres Eingangssignal zugeführt ist. Eine Ausgangs­ leitung 36 der Steuereinheit 32 verbindet die Recheneinheit 18 mit einem die Leistung der Brennkraftmaschine beeinflussenden Stellglied 38, dessen Position über die Rückführleitung 34 an die Recheneinheit 18, insbesondere die Steuereinheit 32, zurückgeführt ist.

Ferner umfaßt die Recheneinheit 18 eine Überwachungseinheit 40. Der Überwachungseinheit 40 sind als Eingangsleitungen einerseits die Signalleitung 26 der dem Bremspedal 20 zugeordneten Meßeinrichtung 24 zugeführt, andererseits eine Eingangsleitung 42, die über den Verknüpfungspunkt 30 mit der Signalleitung 16 der dem Fahrpedal 10 zugeordneten Meßeinrichtung 14 verbunden ist. Ferner besitzt die Überwachungseinheit 40 eine Ausgangsleitung 44, die sie mit der Re­ geleinheit 32 verbindet.

Bei der Darstellung des Systems in Fig. 1 wurde auf weitere Einzel­ heiten, die zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise nicht notwendig sind, verzichtet.

Die Anordnung nach Fig. 1 arbeitet wie im folgenden dargestellt, wobei die Durchführung nicht nur mittels den dem Blockschaltbild nach Fig. 1 zugeordneten Schaltungsmitteln vorgenommen werden kann, sondern vorzugsweise Bestandteil eines durch die Recheneinheit 18 ausgeführten Rechnerprogramms ist.

Im normalen Betriebszustand führt die Recheneinheit 18 durch die Reglereinheit 32 eine Lageregelung des Stellglieds 38 durch, in dem das vom Fahrpedal über die Signalleitung 16 zugeführte Stellungssig­ nal als Sollwertsignal mit dem über die Rückführungsleitung 34 zuge­ führten Stellungs-Istsignal des Stellglieds 38 verglichen wird und die Regeleinheit 32 über ihre Ausgangsleitung 36 die Stellung des Stellglieds 38 im Sinne einer Verringerung der Differenz zwischen Soll- und Istwert verändert. Detaillierte Angaben über die Funk­ tionsweise einer derartigen elektronischen Motorleistungssteuerung sind in der eingangs erwähnten Veröffentlichung "Elektronische Mo­ torsteuerung für Kraftfahrzeuge, Motortechnische Zeitschrift 4, 1985" angegeben.

Die Überwachungseinheit 40 dient zur Feststellung von Störfällen bzw. Fehlerzuständen im Bereich des Fahrpedals 10 und/oder des Bremspedals 20. Wird ein derartiger Störfall bzw. Fehlerzustand durch die Überwachungseinheit 40 erkannt, so leitet diese durch ein entsprechendes Signal auf ihrer Ausgangsleitung 44 einen Notfahrbe­ trieb des Systems ein, der sich beispielsweise in einer Begrenzung der Stellung des Stellglieds 38 äußert. In einem Ausführungsbeispiel wird die Position des Stellglieds 38 auf einen Wert begrenzt, der einer erhöhten Leerlaufstellung des Stellglieds 38 entsprechen würde.

Darüber hinaus ist als Notlaufmaßnahme eine Drehzahlbegrenzung oder eine Begrenzung des zugemessenen Kraftstoffs denkbar.

Zur Erkennung von Störfällen bzw. Fehlerzuständen und deren Bewer­ tung wertet die Überwachungseinheit 40 die Stellungssignale, die ihr über die Leitungen 42 und 26 zugeführt werden, einzeln und/oder in Kombination aus. In einem Ausführungsbeispiel wird dabei ein Fehler­ zustand bzw. Störfall dann angenommen, wenn über die Leitungen 26 und 42 gleichzeitig sowohl eine Betätigung der Bremse als auch eine Betätigung des Fahrpedals erkannt wird. Dann wird von einem klemmen­ den Fahrpedal oder der zugeordneten Meßeinrichtung ausgegangen, da im Normalfall der Fahrer die Bremse betätigt, wenn die Motorleistung trotz losgelassenem Fahrpedal nicht reduziert wird. In einem derar­ tigen Fall sendet die Überwachungseinheit 40 über ihre Ausgangslei­ tung 44 ein Signal zur Einleitung eines Notfahrbetriebs an die Re­ geleinheit 32, die gemäß den obigen Ausführungen ein Notfahrprogramm ausführt.

Um zu verhindern, daß beispielweise ein auftretender Fehlerzustand im Bereich des Bremsbetätigungssignals, der über die Leitung 26 eine ständige Bremsbetätigung vorspielen würde, zu einer dauerhaften Ab­ schaltung des Systems bzw. einem dauerhaften Notfahrbetrieb des Sy­ stems führt oder dem Fahrerwunsch infolge einer zähen Bremsflüssig­ keit nicht sofort entsprochen wird, wird weiterhin in der Überwa­ chungseinheit 40 die Überprüfung vorgenommen, ob das über die Lei­ tung 42 zugeführte Stellungssignal einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Dieser vorgegebene Schwellwert wird in vorteilhafter Weise aus dem Stellungsignal des Fahrpedals gebildet, indem zu dem Fahrpedalstel­ lungswert ein vorgebenener Betrag hinzugefügt wird, so daß ein auf den momentanen Fahrpedalstellungswert bezogener Schwellwert gebildet wird, dessen Über- oder Unterschreiten eine Veränderung der Fahrpe­ dalstellung und somit eine Funktionsfähigkeit des Fahrpedals erkennen läßt.

Die Schwellwerte liegen dabei vorzugsweise in geringem Abstand unter bzw. über dem Fahrpedalstellungswert.

Erkennt die Überwachungseinheit 40, daß das Stellungssignal des Fahrpedals diesen Wert bzw. diese Werte erreicht hat, so wird von einer Aufhebung des Störfalls und einer Funktionsfähigkeit des Fahr­ pedals 10 und seiner Meßeinrichtung ausgegangen und der in Folge des erkannten Störfalls eines klemmenden Pedals eingeleitete Notfahrbe­ trieb über die Leitung 44 aufgehoben. Das System arbeitet dann im Normalbetrieb, wobei die Leistung der Brennkraftmaschine im wesent­ lichen eine Funktion der Fahrpedalstellung ist.

Die Vorgabe eines festen Schwellwertes im Bereich des Leerlauf- oder unteren Teillastbereichs der Fahrpedalstellung führt zu analogen Er­ gebnissen wie die Vorgabe eines veränderlichen, von der momentanen Fahrpedalstellung abgeleiteten Wertes.

Ferner ist in einem Ausführungsbeispiel die Überwachungseinheit 40 in der Lage, das über die Leitung 26 zugeführte Bremsbetätigungssig­ nal zu überprüfen. Das Bremsbetätigungssignal wird dabei als korrekt bewertet, wenn ein Betätigungsvorgang des Bremspedals 20 über eine Zustandsänderung des Betätigungssignals und der Leitung 26 durch die Überwachungseinrichtung 40 erkannt worden ist. Bei Verwendung eines Schalters, beispielsweise des Bremslichtschalters, als Meßeinrich­ tung 24, der bei Betätigung des Bremspedals 20 seinen Schaltzustand ändert, findet in einem Ausführungsbeispiel die Überprüfung des Be­ tätigungssignals vor Fahrtantritt statt, in dem ein Öffnen und Schließen des Bremslichtschalters durch Betätigung der Bremse des Fahrers vor Fahrtantritt von der Überwachungseinheit 40 erkannt wird.

Eine weitere Möglichkeit der Überprüfung des Bremsbetätigungssignals besteht in der Verwendung eines Doppelschalters als Meßeinrichtung 24, wobei die beiden Schalter zeitlich versetzt oder abhängig vom Weg, d. h. von der Pedalposition, ihren Schaltzustand ändern. In ei­ nem konkreten Fall erwies es sich als günstig, zwei Schalter mit ge­ trennter Spannungsversorgung, sowohl getrennter Plusverbindung als auch Masseverbindung, vorzusehen, von dem einer als Schließer, der andere als Öffner arbeitet. Diese Anordnung gestattet die Überprü­ fung des Bremsbetätigungssignals während der Fahrt des Kraftfahrzeu­ ges, da ein Ausbleiben eines der beiden Schaltimpulse durch die Bremsbetätigung auf einen Fehlerzustand im Bereich des Bremspedals schließen läßt.

Wird von der Überwachungseinheit 40 das Bremsbetätigungssignal als fehlerhaft erkannt, leitet die Überwachungseinheit über die Aus­ gangsleitung 44 ein entsprechendes Notfahrprogramm des Systems bzw. des Kraftfahrzeugs ein. Dieses Notfahrprogramm reduziert die Lei­ stung des Verbrennungsmotors. Die Überwachung des Fahrpedals kann in diesem Fall unterbleiben, da in Folge der reduzierten Leistung der Brennkraftmaschine das Fahrzeug durch die Bremswirkung anzuhalten ist.

Das Flußdiagramm gemäß Fig. 2 verdeutlicht die in der Überwachungs­ einheit vorgenommene Vorgehensweise.

Im Schritt 100 wird das Bremsbetätigungssignal auf die oben erwähnte Art und Weise überprüft. Im Schritt 102 wird als Ergebnis der Über­ prüfung des Bremsbetätigungssignals festgestellt, ob das Bremsbetä­ tigungssignal korrekt ist. Ist dies nicht der Fall, d. h. ist das Bremsbetätigungssignal fehlerhaft, so wird entsprechend Schritt 104 ein Notlaufprogramm eingeleitet und/oder der Fehler dem Fahrer ange­ zeigt. Bei Überprüfung des Bremssignals während des Fahrbetriebs erfolgt dann ein erneuter Start.

Wird in Schritt 102 jedoch festgestellt, daß das Bremsbetätigungs­ signal fehlerfrei arbeitet, so wird die Überwachung entsprechend Schritt 106 aktiviert und die Signalwerte von Bremsbetätigungssignal und Fahrpedalstellungssignal nach Ablauf von Filterzeiten, die ein Ansprechen der Überwachungsfunktion durch kurzzeitigen Störungen verhindern, in Schritt 108 verglichen. Wird eine gleichzeitige Betä­ tigung von Fahrpedal und Bremse durch eine Unplausibilität zwischen den beiden Werten erkannt, und die Abfrage in Schritt 110, ob ein Fehler im Bereich des Fahrpedalstellungswertes vorliegt, mit "Ja" beantwortet, so wird gemäß Schritt 113 ein oder mehrere vorgebenene Schwellwerte auf der Basis des vorliegenden Fahrpedals gebildet, und im Abfrageschritt 114 die Fahrpedalstellung mit diesem oder diesen vorbestimmten Werten verglichen.

Hat die Fahrpedalstellung die vorbestimmten Schwelle nicht erreicht bzw. unter- oder überschritten, wird ein Notlaufprogramm gemäß Schritt 115 eingeleitet und die Programmsequenz teilweise, z. B. ab Schritt 113, wiederholt. Ein Wegfall des in Block 110 erkannten Feh­ lers führt dazu, daß die Fahrpedalstellung den oder einen der vorbe­ stimmten Werte erreicht, über- oder unterschreitet, so daß im Ab­ frageschritt 114 eine positive Antwort erfolgt.

Nach einer positiven Antwort im Abfrageblock 114 wird die Normal­ funktion des Systems wieder aufgenommen (Schritt 116), die bei Nichtvorliegen eines Fehlers gemäß Abfrageblock 110 verfolgt wird. Danach wird der Programmteil, beispielsweise ab Schritt 108, zu ei­ ner vorgegebenen Zeit, wiederholt.

Es ist auch möglich, daß die Überprüfung des Bremsbetätigungssignals während des Fahrtbetriebs erfolgt. In einem derartigen Fall wird ein erkannter Störfall im Bereich des Bremsbetätigungssignals zu einer Stillegung der Überwachungsfunktion nach Fig. 2 führen und unter Umständen ein Notfahrbetrieb eingeleitet, bzw. der Fehlerzustand auf andere Weise dem Fahrer angezeigt.

Die Überprüfung des Bremsbetätigungssignals während des Fahrbetrieb bietet darüberhinaus die Möglichkeit, die Programmsequenz nach Fig. 2 nach Beendigung eines Durchlaufs vollständig zu wiederholen.

Wird zur Überprüfung der Fahrpedalfunktion ein fest vorgegebener Wert verwendet, so entfällt Schritt 113.

Claims (9)

1. System zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens zwei vom Fahrer betätigbären, die Geschwindigkeit beeinflussenden Elemen­ ten, wenigstens zwei, dem jeweiligen Element zugeordnete, die Stel­ lungen der Elemente erfassende Meßeinrichtungen, die diese Stellun­ gen repräsentierende Signale erzeugen, wobei auf der Basis dieser Stellungssignale die Funktionsfähigkeit des Systems, insbesondere im Bereich der Elemente selbst, überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei erkannter Funktionsunfähigkeit der Normalbetrieb des Systems aufrechtgehalten oder wiederaufgenommen wird, wenn das Stellungssig­ nal eines dieser Elemente durch erneute Veränderung der Stellung einen vorbestimmten Wert erreicht bzw. über- oder unterschritten hat.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den vom Fahrer betätigbaren Elementen um ein Fahrpedal und ein Bremspedal handelt.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit dem Fahrpedal ein Stellunggeber gekoppelt ist, mit dem Bremspedal ein Bremslichtschalter verbunden ist.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Funktionsunfähigkeit, insbesondere ein klemmendes Fahrpedal bzw. ein klemmender Stellunggeber, dann erkannt wird, wenn bei gedrücktem bzw. betätigtem Bremspedal das Fahrpedal ausgelenkt ist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Funktionstest der dem Bremspedal zugeordneten Meß­ einrichtung durchgeführt wird.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei nicht erfolgreichen Funktionstest die Überwachung nicht aktiv ist.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei nicht erfolgreichem Funktionstest eine Leistungs­ reduzierung der Brennkraftmaschine eingeleitet wird und/oder eine Warneinrichtung aktiviert wird.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei erkannter Funktionsunfähigkeit der Stellungsgeber bzw. das Fahrpedal dann als funktionsfähig bezeichnet wird, wenn das Stellungssignal einen vorgegebenen mit Bezug auf das Stellungssignal gebildeten Signalwert oder Signalwerte unter- oder überschritten hat.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der oder die vorgebenenen Werte auf der Basis des mo­ mentanen Stellungswertes des Fahrpedal ermittelt werden, so daß die­ se eine Schwelle ober- und/oder unterhalb des Fahrpedalstellungswer­ tes zur Erkennung eines vorliegenden Fahrerwunsches bilden.