DK200600104U1 - Fartpilot til köretöjer med elektronisk accelerationsstyring - Google Patents

Description

DK 2006 00104 U4

Frembringelsen angår en eftermonteret fartpilot (cruise control) til at styre motorer, og navnlig en fartpilot til køretøjer med et fartstyringsmodul til styret af en bruger og et betjeningselement at frembringe styresignaler. Acceleratoren, såsom en gaspedal, bliver betjent mekanisk af føreren og er udstyret med en elektronisk signaludgang. Et motorstyringssystem eller lignende bruger signalerne fra signaludgangen til at foretage elektronisk styring af motorens kraftregulering på samme måde som gasspjældskontrol med motoren til fx at tilføre brændstof til b'rændkammeret i en forbrændingsmotor.

Eftermonterbare fartpiloter til køretøjer er dels kendt som en mekanisk forbindelse mellem gaspedalen og kraftreguleringsudstyret (f.eks. gasspjældarmen, gasspjældet). Disse fartpiloter består i det væsentlige af et fartstyringsmodul, en indlæsningsenhed til at sætte eller indlæse en ønsket kørehastighed og en drivanordning til at styre gaspedalen, navnlig i form afen servomotor og tilhørende tilslutninger. Fartstyringsmodulet styrer hastigheden i overensstemmelse med førerens indtastninger gennem mekanisk positionering af gaspedalen ved hjælp af drivanordningen. Det skal understreges, at positionen af gaspedalen bliver reguleret gennem den mekaniske forbindelse til kraftreguleringsudstyret for at regulere effekten fra motoren.

Eftermonterbare fartpiloter er også kendt til køretøjer, som har en elektrisk accelerationsstyring. Den elektriske accelerationsstyring består af et motorstyringssystem og en gasspjældarm eller gaspedal, som ikke har direkte mekanisk forbindelse med hinanden. En accelerationssensor er sat på gaspedalen for at registrere gaspedalens position og sender et elektrisk signal til motorstyringen. Derpå regulerer motorstyringen hastigheden ved hjælp af motorens kraftreguleringsudstyr svarende til signalet fra accelerationssensoren. Disse typer systemer bliver betegnet som "drive-by-wire" (køre via ledning). Den foreliggende frembringelse drejer sig om et sådant drive-by-wire-sy-stem. En eftermonterbar fartpilot af denne type kan købes i almindelig handel. Den omfatter også et fartstyringsmodul, en indtastningsenhed til at sætte den ønskede kørehastighed og en drivanordning til indstilling af gaspedalen, navnlig i form af en servomotor og den nødvendige mekaniske tilkobling. Fartstyringsmodulet styrer hastigheden på basis af førerens indtastninger og den mekaniske positionering af gaspedalen med hjælp fra indtastningsenheden. Positionen af gaspedalen registreres og sendes elektrisk til kraftreguleringsudstyret for at styre effekten fra motoren.

I enhver af de hidtidige løsninger gælder det, når fart piloten er tilkoblet, at så bliver gaspedalen bevæget fysisk af et kraftdrev (power drive), såsom en servomotor, for at 2 DK 2006 00104 U4 sikre, at førerens krævede acceleration vil blive opnået, uden at føreren rører gaspedalen. Disse mekaniske løsninger er store og vil på grund af pladsforholdene i visse køretøjer være meget svære at indbygge. Dertil kommer, at set fra et konceptuelt synspunkt burde den krævede servomotor og de mekaniske tilslutninger til gaspedalen i "drive-by-wire”-køretøjer ikke finde anvendelse i disse køretøjer. Ydermere medfører disse mekaniske tilslutninger for kraftdrevet en vis forringelse af reaktionstiden.

Den nærmest liggende, kendte teknik findes i følgende dokumentation, der beskriver et eftermonterbart fartpilot-system, som fungerer efter drive-by-wire princippet, og som ikke har en drivanordning til indstilling af gaspedalen: 1) avisartikel "Parts Maker cruising along as speed Controls get tougher” fra ”The Age”, dateret 2. juni 2003; 2) Pressemeddelelse fra Autron Electronics "Black Box assures safety”, dateret juli 2001; 3) Meddelelse om produktfrigivelse "Vito og Sprinter CDI cruise control", dateret 14. januar 2002; 4) Internetmeddelelse på www.autron.com.au vedrørende forskellene mellem fartpilot-systemer af typen "electronic connection” og "pedal pull" (udateret).

Frembringelsen

Det primære formål med frembringelsen er at tilvejebringe en forbedret, eftermonter-bar fartpilot til at overvinde ulemperne ved de nuværende, eftermonterbare fartpiloter. Frembringelsen ifølge krav 1 tilvejebringer en forbedret fartpilotkonstruktion til at løse de fornævnte problemer.

Med den aktuelle frembringelse - i det efterfølgende benævnt eftermonteret fartpilot -afgiver et mellemmodul fartpilotens elektroniske styresignal for at påvirke f.eks. gasspjældet på motoren, der ska! styres, hvorved mellemmodulet er placeret mellem en mekanisk aktiveret gaspedal med et elektronisk udgangssignal og en elektronisk motorstyring, og mellemmodulet er indrettet således, at dens udgangssignal haren sådan form, at det gør det ud for styresignalet fra fartpiloten eller fra gaspedalen eller fra en kombination af begge, I en udførelsesform (ikke vist på tegningen) kan -fartstyringsmodulet og mellemmodulet kombineres i et fælles hus.

Med frembringelsen opnås en konstant kørehastighed med en fuldelektronisk, hurtigt-reagerende og pålidelig eftermonteret løsning, uden at der skal gribes ind i køretøjets eller motorens dedikerede motorstyring (elektronisk kontrolenhed eller motorregulering). Eftermonteringsløsningen behøver færre komponenter og er også lettere at montere end nuværende løsninger, fordi der ikke kræves nogen større mekanisk in- 3 DK 2006 00104 U4 staliation. Pladsbehovet er mindre, og indbygningsstedet kan vælges relativt frit. Ligeledes er installationstiden ret kort. Der forekommer ikke mekanisk slid.

De førnævnte samt de i kravene og i udførelsesformerne beskrevne komponenter, der skal anvendes til frembringelsen, er med hensyn til deres størrelse, formgivning, materialevalg og teknisk princip ikke underlagt særlige undtagelsesbetingelser, restriktioner eller begrænsninger, og således vil de på anvendelsesområdet kendte valgkriterier kunne finde uindskrænket anvendelse.

Yderligere formål, nye træk, yderligere detaljer, kendetegn og fordele ved frembringelsen vil fremgå af underkravene samt af den efterfølgende beskrivelse og tilhørende tegning, hvori der som eksempel er vist en udføreisesform for frembringelsen. På tegningen vises:

Fig. 1 et blokdiagram for en fartpilot ifølge frembringelsen, hvorved fartpiloten er integreret i et "drive-by-wire" system.

I fig. 1 vises et "drive-by-wire" system omfattende en accelerationsgiver, som oftest i form af en gaspedal 30, med en signaludgang 31, et motorstyringssystem 50 for en specifik motor, og et kraftreguleringsudstyr 20. Systemet kan f.eks. være defineret sammen med en forbrændingsmotor, en elektromotor, en brændselscellemotor eller andre drivmotorer 21 f.eks. til køretøjer. Uden fartpiloten bliver der ved signaludgangen 31 i afhængighed af positionen af den af føreren aktiverede gaspedal 30 skabt et udgangssignal 32, som føres videre til motorstyringssystemet 50. Motorstyringssystemet 50 konverterer udgangssignalet 32 og styrer kraftreguleringsudstyret 20 via en fortrinsvis elektrisk forbindelse for at nå og fastholde den af føreren ønskede hastighed. Som regel er mekanismerne i motorstyringssystemets 50 signalbearbejdning kun kendt af autoriserede personer, fordi hver motorstyring, der af bilproducenterne er beregnet til brug med specifikke motorpræstationssystemer, leveres som en såkaldt "black-box". Imidlertid er udgangssignalet 32 fra signaludgangen 31 afhængig af gaspedalens 30 position og er af samme grund velkendt.

Den eftermonterbare fartpilot ifølge frembringelsen omfatter et metlemmodul 40, samt det kendte fartstyringsmodul 10 og et betjeningselement 12, der er velkendt som indlæsningsenhed i forskellige varianter, Ved hjælp deraf kan fartpiloten tilvejebringe en bestemt hastighed. Betjeningseiementet 12 bliver monteret i køretøjskabinen i 4 DK 2006 00104 U4 nærheden af rattet. Betjeningselementet 12 kan også blive placeret i gearstangsknoppen for at distrahere kørerens koncentration mindst mulig. Denne type betjeningselement har sin egen opfinderiske betydning.

Mellemmodulet 40 er indkoblet - procesorienteret - mellem gaspedalen 30 og motor-styringssystemet 50, således at signaludgangen 31 ikke er forbundet direkte med motorstyringen 50 men med mellemmodulet 40, hvorfra signaler videresendes til motorstyringssystemet 50. Fartstyringsmodulet 10 er ligeledes koblet til mellemmodulet 40. Fartstyringsmodulet 10 er også forbundet (elektrisk eller pr. radiobølge, infrarødt eller på anden vis trådløs) til betjeningselementet (12).

Forbindelsen mellem signaludgangen 31 på gaspedalen 30 og motorstyringen 50 udgøres af et forbindelseskabel 60, hvilket (fra fabrikkens side) ved sine to ender er forsynet med motor- eller køretøjsspecifikke konnektorer 61, 62, Med henblik på let montering og en universel anvendelighed af fartpiloten ifølge frembringelsen er -mellemmodulets 40 elektriske mellemforbindelser skabt med yderligere forbindelseskabler 70 A, B med en tilkoblingskonnektor 70, der fortrinsvis er T-formet. Tilkoblingskonnektoren 70 er ved sine T-formede ender forsynet med konnektorer 71, 72, der er specifikke for motoren eller for køretøjet, så mellemforbindelseme af forbindelseskablerne 70 A, B kan etableres problemfrit mellem gaspedalen og motorstyringssystemet, enten (som vist med stiplet linie) til signaludgangen 31 på gaspedalen 30 eller (som vist med fuldt optrukne linier) til signalindgangen 51 på motorstyringen 50.1 det første tilfælde bliver signaludgangen 31 forbundet elektrisk til mellemmodulet 40 via tilkoblingskonnektor 70’, forbindelseskabler 70A\ 70B1, konnektorbøsning eller konnektorstik 73 og konnektor 41. Konnektoren 41 er en del af mellemmodulet og uafhængig af et konkret køretøj, således at mellemmodulet 40 kan anvendes universelt, og indbygning i et bestemt køretøj kræver kun, at forbindelseskablerne 70A’, 70B’ forbindes ved hjælp af tilkoblingskonnektoren 70', som vil blive placeret mellem signaludgangen 31 og den tilhørende stikkonnektor 6V, I det andet tilfælde bliver stikforbindelsen 62, 51 frakoblet, og tilslutningskonnektoren 70 indkobles med sine stikkonnektorer 71, 72 mellem forbindelsesporte 62, 51. I begge tilfælde forbliver det oprindelige forbindelseskabel 60 i sin oprindelige position i køretøjet. Sådanne T- eller Y-formede -tilkoblingskonnektorer har selvstændig opfinderisk betydning. De kan endog inkludere elektroniske komponenter og navnlig sådanne elektroniske eller ikke-elektroniske komponenter, som tilvejebringer tilpasning af en universalgrænseflade til visse køretøjsmærker, motortyper, motorversion eller lignende og/eller til visse elektroniske sig- 5 DK 2006 00104 U4 naler mellem motorstyringen og gaspedalen, eller som tilpasser disse signaler til en universalgrænseflade.

Med fartpiloten i sin frakoblede status sender mellemmodulet 40 udgangssignalet 32 fra signaludgangen 31 til motorstyringen 50 og opretholder derved køretøjets hastighedsstyring i overensstemmelse med gaspedalens position. Hvis fartpiiotfunktionen bliver indkoblet ved hjælp af betjeningselementet 12, og en hastighed bliver programmeret (valgt), så sender mellemmodulet 40 et signal til motorstyringssystemet 50, hvilket er et styre- eller skiftesignal 11, der kommer fra fartstyringsmodulet 10 eller er et blandet signal af udgangssignalet 32 og skiftesignalet 11, hvilket blandingssignal er knyttet til positionen af gaspedalen. Derved kan også mekaniske komponenter som f.eks. en servomotor til at bevæge gaspedalen 30 udelades. Ydermere modtager -mellemmodulet 40 signalerne fra signaludgangen 31.

Når føreren træder gaspedalen 30 ned for at øge hastigheden til mere end fartpilotens indstillede hastighed, reagerer mellemmodulet 40, ifølge en af udføretsesformerne for frembringelsen, og sender et signal til motorstyringen 50 for at øge hastigheden. Den samlede proces bliver gennemført med tilkoblet fartpilot, så længe den øgede hastighed ligger inden for bestemte sikkerhedsgrænser for fartpilotens sikkerhedsfunktion.

Når føreren ønsker at køre med en hastighed, der er indlæst i fartpiloten, og derfor ikke ønsker at betjene gaspedalen 30, sender mellemmodulet 40 et signal til motorstyringen 50 på grundlag af skiftesignalet 11. Da motorstyringssignalet som regel ikke er konstant på grund af forskellige effektkrav til motoren (fx ved kørsel op ad bakke eller ned ad bakke med konstant hastighed), skal mellemmodulet 40 "vide" hvilken signalmode, der skal sendes til motorstyringssystemet 50 for f.eks. at øge effekten til kørsel op ad bakke. For at bevare sin universelle karakter har frembringelsen på fordelagtig måde vist, at mellemmodulet 40 selvstændigt lærer sig, hvilken mode, der kræves, og sender det nødvendige signal. I det tilfælde er det muligt, at udgangssignalet 32 fra signaludgangen 31 er "kendt" af mellemmodulet 40. Derfor kræves blot en kort læringsfase for at lære en regel, og et fuldstændigt spektrum med alle mulige signaludfald vil blive overført til mellemmodulet 40, når gaspedalen trykkes ned. Derved kan der være indprogrammeret forskellige lære-modi for at sikre et effektivt og sikkert læreværktøj. Enhver specifik eller ny software for selvindlæring eller andre træk kan blive tilføjet under produktion eller montering af mellemmodulet og/eller dettes kabling eller endog efter montering.

6 DK 2006 00104 U4

Udover det foregående træk kan mellemmodulet 40 bliver instrueret om eller rumme nogen information om specifik køretøjstype/typer, således at det T-formede -forbindelseskabel for et specifikt køretøj vil kunne "genkendes". Dette vil gøre det muligt at fastslå køretøjstypen og dens styringssystemer, så al information vil være "kendt” af mellemmodulet 40. For at muliggøre en sådan genkendelse, vil den simple-ste måde være at have flere multistikforbindelser end nødvendigt ved mellemmodulets 40 konnektor 41 for at transmittere signaler gennem indgangen og udgangen. Ved at gøre dette, vil en "kabelforbindelse” opnået ved hjælp af forbindelseskablerne 70A’, 70B’ blive "specifik" for en bestemt type køretøj eller motor, og vil blive "genkendt" af mellemmodulet 40. Benmønsteret af tilkoblingskonnektoren 73, som ligeledes er defineret med flere multistikben end nødvendigt i det enkelte tilfælde, gælder derefter for et specifikt forbindelseskabel 70A, 70B eller 70A’, 70B’. Udover dette kan der også tænkes mere komplekse muligheder, navnlig sensorstyret genkendelse.

Fartpiloten ifølge opfindelsen har andre egenskaber end kun styring af hastigheden fx sikkerhedsfunktioner til at foretage afbrydelse eller udkobling af fartpiloten, fx når bremsen eller gaspedalen trædes ned, ved afbrydelseshandling med betjeningselementet 12, ved for højt omdrejningstal af motoren, ved deceleration eller acceleration af køretøjet inden for visse fartgrænser (f.eks. 75% til 150%) og overvågning og bedømmelse af tændingsstatus.

Betjeningselementet 12 kan også have andre nyttige funktioner fx at samarbejde med en læsbar hukommelse 10A, så lagrede hastigheder, der er tilladt i forskellige trafikzoner (bykørsel eller motorvej) eller terrænforhold, kan kaldes frem ved tryk på en knap (memory-funktion). Det samlede system forhindrer på effektiv måde overskridelse af hastighedsgrænser, så længe denne funktion er slået til.

Forbrugerne kan kombinere funktionerne for at imødekomme egne behov.

I en udførelsesform (ikke vist på tegningen) kan fartstyringsmodulet og mellemmodulet samles i et fælles hus.

Selv om mange egenskaber og fordele ved frembringelsen er fremhævet i den foregående beskrivelse sammen med detaljer ved strukturen og funktionen af frembringelsen, så tjener forklaringen kun som illustration. Der vil inden for frembringelsens ram- DK 2006 00104 U4 7 mer kunne foretages detailændringer, især i spørgsmål om form, størrelse og anbringelse af komponenter i det fulde omfang indikeret ved den brede betydning af ordene, der er benyttet i de vedføjede krav.

DK 2006 00104 U4 s

Referenceliste 10 Fartstyringsmodul 10A Læsbar hukommelse 5 11 Styresignal 12 Betjeningselement 20 Kraftreguleringsudstyr 21 Motor 30 Gaspedal 10 31 Signaludgang 32 Udgangssignal 40 Mellemmodul 41 Konnektor 50 Motorstyringssystem 15 51 Konnektor 60 Forbindelseskabel 61 Konnektor 62 Konnektor 70 Tilkoblingskonnektor 20 70’ Tilkoblingskonnektor 71 Konnektor 72 Konnektor 70A, B Forbindelseskabel 70A\ B' Forbindelseskabel 25 73 Tilkoblingskonnektor

Claims (14)

1. Eftermonterbar fartpilot til at styre motorer og maskiner, navnlig i køretøjer med: a) et kraftreguleringsudstyr (20) til en drivmotor (21) fx til at tilføre brændstof til et 5 brændkammer i en forbrændingsmotor; b) en mekanisk accelerator betjent af en fører, såsom en gaspedal (30), der har en elektrisk signaludgang (31), hvilken udgang frembringer et udgangssignal (32), der afhænger af positionen af den mekaniske accelerator, og c) et motorstyringssystem (50) til at behandle udgangssignaler (32) fra signaludgan- 10 gen (31) og til elektrisk styring af kraftreguleringsudstyret (20), hvorved frembringelsen omfatter d) et fartstyringsmodul (10), der tilvejebringer elektroniske styresignaler (11) for en ønsket hastighed bestemt af et betjeningselement (12), der er indstillet af en bruger til denne kørehastighed, og 15 er ny ved at yderligere omfatte e) et mellemmodul (40), der er indkoblet mellem den elektriske signaludgang (31) på acceleratoren (30) og motorstyringssystemet (50); hvorved mellemmodulet (40) også er forbundet mellem fartstyringsmodulet (10) og motorstyringssystemet (50) for at overføre styresignalet (11) fra fartstyringsmodulet (10) til motorstyrings- 20 systemet (50) for at regulere kraftreguleringsudstyret (20); f) og hvorved mellemmodulet (40) er indrettet til at overføre udgangssignalet (32), når fartpiloten er i sin afbrudte status, og styresignalet (11) eller et kombineret signal af begge signaler (11, 32) til motorstyringssystemet (50), når fartpiloten er i sin aktive status. 25

2. Fartpilot ifølge krav 1, hvorved fartpiloten bliver afbrudt eller frikoblet i det tilfælde, at bremse- eller gaspedalen bliver aktiveret.

3. Fartpilot ifølge krav 1 eller 2, hvorved mellemmodulet (40) ved tilkoblet fartsty- 30 ringsmodul (10) tillader udgangssignalerne (32) at anmode motorstyringssystemet (50) om mere motorkraft.

4. Fartpilot ifølge et af kravene 1-3, hvorved mellemmodulet (40) har en stikprop- eller bøsningskonnektor (41) med flere multistikben end nødvendigt til at overføre 35 udgangssignalerne (32) til motorstyringssystemet (50). 10 DK 2006 00104 U4

5. Fartpilot ifølge krav 4, hvorved konnektorerne er specifikke for en motortype eller en køretøjstype.

6. Fartpilot ifølge et af kravene 1-5, hvorved stikprop- eller bøsningskonnektoren (41) på mellemmodulet (40) er forbundet elektrisk ved hjælp af forbindelseskabler (70A, 70B) til en tilkoblingskonnektor (70) for en specifik motor- eller køretøjstype, og hvorved tilkoblingskonnektoren (70) er indskudt i stikpropforbindelse mellem den elektriske signaludgang (31) og et forbindelseskabel (60) til motorstyringssystemet (50), eller hvorved tilslutningskonnektoren (70) er indskudt i stikpropforbindelse mellem et forbindelseskabel (60) til den elektriske signaludgang (31) og motorstyringssystemet (50), hvorved signaludgangen (31) ved den ene ende af forbindelseskablet (60) og motorstyringssystemet (50) ved den anden ende af forbindelseskablet (60) forbindes elektrisk gennem mellemmodulet (40).

7. Fartpilot ifølge krav 6, hvorved kablingsstrukturen for tilføjelse af mellemmodulet (40) er T-formet.

8. Fartpilot ifølge krav 6 eller 7, hvorved tilslutningskonnektoren (70) er T- eller Y-for-met.

9. Fartpilot ifølge et af kravene 1-8, hvorved et konnektorelement mellem mellemmodulet og accelerationsgiveren og/eller motorstyringssystemet inkluderer elektroniske dele, navnlig sådanne elektroniske eller ikke-elektronlske dele, som sikrer pasning mellem en universalgrænseflade og visse køretøjsfabrikater, motortyper, motorversioner eller lignende og/eller til visse elektroniske signaler mellem motor-styring og accelerator, eller som tilpasser disse signaler til en universalgrænseflade.

10. Fartpilot ifølge et af kravene 1-9, hvorved en læsbar hukommelse (10A) er indstillet til mindst én nominel hastighed.

11. Fartpilot ifølge et af kravene 1-10, hvorved betjeningselementet (12) er indbygget i knoppen på en gearstang. DK 2006 00104 U4 11

12. Fartpilot ifølge et af kravene 1-11, er ny ved, at den er selvlærende.

13. Fartpilot ifølge et af kravene 1-12, hvorved enhver specifik eller ny software til selvindlæring eller andre træk bliver tilføjet eller kan tilføjes under produktion eller montering af mellemmodulet og/eller dets kabling eller endog efter montering.

14. Fartpilot ifølge et af kravene 1-13, hvorved fartstyringsmodulet og meliemmodulet er samlet i ét hus.