DE102008010492A1

DE102008010492A1 - Verfahren für einen sicheren Regelungsmodusübergang für ein System einer aktiven Frontlenkung

Info

Publication number: DE102008010492A1
Application number: DE102008010492A
Authority: DE
Inventors: Kerfegar K. Fenton Katrak; Robert R. Clarkston Bolio
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2028-02-23
Also published as: DE102008010492B4; US7634340B2; US20080208410A1

Abstract

Es werden ein System und ein Verfahren für sichere und beschränkte Übergänge zwischen Lenkungsregelungsmodi für ein Fahrzeug mit einer aktiven Frontlenkung offenbart. Mögliche Betriebsregelungsmodi umfassen einen Präzisionsmodus, einen Modus einer elektrischen Phasenverriegelung und einen Proportional-Integral-Differenzial-Modus (PID-Modus). Jeder Betriebsregelungsmodus wird überwacht, und der Betriebszustand der Modi wird hinsichtlich eines Übergehens geprüft. Für eine Sicherheit kann das System Übergänge von dem PID- zu dem Präzisionsregelungsmodus verhindern und den Modus einer elektrischen Phasenverriegelung darauf beschränken, nur zu einem Modus einer mechanischen Verriegelung überzugehen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Regelungssysteme einer aktiven Frontlenkung und betrifft insbesondere die Steuerung von Betriebsmodusübergängen für Regelungssysteme einer aktiven Frontlenkung.
HINTERGRUND
Eine Fahrzeuglenkung wird allgemein durch ein Fahrerhandrad gesteuert, das den Winkel der zum Lenken verwendeten Fahrzeugräder anweist. Die Bewegungen des Fahrerhandrads werden durch mechanische Verbindungen und/oder elektronische Komponenten an die Fahrzeugräder übertragen. Die Fahrzeugräder, die ihren Winkel ändern, befinden sich allgemein an der Front des Fahrzeugs in einem System, das als "Frontlenkung" bezeichnet wird. Der Winkel der Räder wird als Radwinkel bezeichnet.
Aktive Frontlenkung (AFS) ist ein Begriff, der sich auf die Verwendung von elektronischen Komponenten bezieht, um die Lenkung eines Fahrzeugs aktiv zu regeln oder zu unterstützen, um die Lenkleistung über jene hinaus zu verbessern, die durch lediglich direkte mechanische Verbindungen möglich ist. Es gibt viele mögliche Wege, die Lenkleistung zu verbessern; beispielsweise kann eine Lenkung an die Wetterbedingungen, an das Verhalten und die Gewohnheiten des Fahrers angepasst werden, ein ordnungsgemäßes Stoppen bereitstellen, wenn der Fahrer die Kontrolle verliert, die Steuerung des Fahrerhandrads durch Verändern von Lenkeigen schaften verbessern, oder in dem Fall einer Lenkmechanismusfehlfunktion eine Fahrersteuerung bereitstellen.
Bei höheren Geschwindigkeiten können große Änderungen des Winkels der Fahrzeugräder relativ große Richtungsveränderungen bewirken. Eine Fahrersteuerung bei hohen Geschwindigkeiten erfordert subtile Änderungen des Winkels des Fahrerhandrads. Bei niedrigen und mittleren Geschwindigkeiten wird ein Fahrzeug allgemein für größere Kurven zum Parken oder Abbiegen verwendet. Ein starkes Drehen des Fahrerhandrads ist für gewöhnlich notwendig, um ein starkes Wenden der Fahrzeugräder zu erzeugen. Das Fahren ist einfacher, wenn sich die Fahrzeugräder bei einem Drehen des Fahrerhandrads bei einer hohen Geschwindigkeit weniger wenden und bei einem Drehen des Fahrerhandrads bei einer niedrigen Geschwindigkeit stärker wenden.
Ein Lenken mit variablem Übersetzungsverhältnis (VGR-Lenken) ist ein Verfahren bei dem AFS-System, um an den Vorderrädern zu bzw. von dem Winkel, der durch die Handradeingabe des Fahrers impliziert wird, einen Lenkwinkel zu addieren bzw. zu subtrahieren. Dies kann durch mechanische oder elektrische Komponenten erreicht werden Es ist erwünscht, sicherzustellen, dass das VGR-System Folgeschadensicher (fail-safe) ist, nicht stark von seinen Soll-Betriebsparametern abweicht und auf eine sichere Weise arbeitet. Führendes Lenken (lead steer) ist ein Verfahren zum Vorhersehen der Absicht des Fahrers an dem Handrad. VGR und führendes Lenken können kombiniert werden, um den Radwinkel zu berechnen.
Bei einem AFS-System werden der Soll-Winkel an dem Handrad und der Ist-Winkel an den Frontlenkungsrädern überwacht, um sicherzustellen, dass bestimmte Sicherheitsmaße erfüllt sind. In der Automobilsprache ist ein Sicherheitsmaß eine Sicherheitsleistungsanforderung. Ein elektroni sches AFS-System verwendet Aktoren, um die Vorderräder für einen gegebenen Radwinkel zu drehen. Die Aktoren können einen Drei- oder Einphasenmotoren aufweisen, um die Vorderradlenkwinkel zu steuern bzw. zu regeln.
Bei einem elektronischen AFS-System wird der Aktormotor oftmals durch ein Pulsweitenmodulations-Signal (PWM-Signal) gesteuert. Die PWM-Steuerung wird verwendet, um unter Verwendung der Modulation der Pulsweite oder der Einschaltdauer eines periodischen digitalen Signals analoge Signale zu erzeugen, um gesteuerte analoge Spannungen zu erzeugen. Wenn beispielsweise eine 12 Volt-Batterie mit einer Einrichtung verbunden ist und die Einschaltdauer etwa 50% beträgt und zwischen etwa 12 Volt und etwa 0 Volt wechselt, beträgt die effektive Ausgangsspannung etwa 50% von einer mit konstanten 12 Volt, oder sechs Volt. Ähnlich kann eine Einschaltdauer von X% eine Ausgangsspannung von X% des Spannungsbereichs liefern und kann die verfügbare Leistung dementsprechend geringer als die Gesamtleistung sein. Die Qualität und Glattheit des analogen Spannungsausgangs können mit kondensator-, spulen- und widerstandsbasierten Schaltungen mit passiven Komponenten erzielt werden. Verschiedene Algorithmen oder ("Regelungsmodi") können das PWM-Signal verwenden, um das Verhalten eines VGR-Systems zu regeln.
Ein Präzisionsregelungsmodus wird verwendet, wenn der Fahrer keine signifikanten Änderungen des Ziel-Radwinkels befiehlt. Wenn der befohlene Ziel-Radwinkel im Vergleich zu dem Ist-Aktorwinkel sehr klein ist, wie beispielsweise während eines Fahrens auf einer Autobahn mit hoher Geschwindigkeit, geht das AFS-Regelungssystem für gewöhnlich zu dem Präzisionsregelungsmodus über. Eine Fahrersteuerung bei hohen Geschwindigkeiten erfordert eine Präzisionsregelung der Radwinkeländerungen für subtile Änderungen des Winkels des Fahrerhandrads. Die Präzisionsregelung verwendet nur zwei Phasen des Aktormotors mit einer niedrigen PWM-Einschaltdauer, um dem Fahrer zu ermöglichen, den Präzisionsregelungsmodusbetrieb mit großen Bewegungen zu verlassen, wenn der Fahrer dies wünscht.
Ein Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung ist ein Verfahren zum elektronischen Setzen einer festen Lenkübersetzung in einem VGR-System. Eine elektrische Phasenverriegelung verwendet auch zwei Phasen des Aktormotors, jedoch bei einer hohen PWM-Einschaltdauer (beispielsweise etwa 40%), um den AFS-Aktormotor zu verlangsamen, bevor der AFS-Aktor mechanisch verriegelt wird, wenn in dem System Diagnosefehler vorliegen.
Eine Proportional-Integral-Differenzial-Regelung (PID-Regelung) ist ein übliches Regelungsverfahren bei industriellen Anwendungen. Der Regler vergleicht einen gemessenen Ausgangswert von einem Prozess mit einem spezifizierten Eingangswert. Die Differenz oder der "Fehler" wird verwendet, um neue Prozessausgänge zu berechnen, um den gemessenen Prozesswert zu dem spezifizierten Eingangswert zurückzubringen. Ein PID-Regler kann Prozesseingänge auf der Grundlage des Verlaufs und der Fehlersignaländerungsrate anpassen, was zu einer stabileren und genaueren Regelung führt. Ein PID-Regler kann auch eine stabile und genaue Regelung bereitstellen, wenn andere Algorithmen einen stationären Fehler aufweisen würden oder eine Prozessschwankung verursachen würden. Ein Tempomat in einem Fahrzeug, ein Thermostat in einem Haus und eine elektronische Drosselklappenregelung von Fahrzeugen und Luftfahrzeugen sind herkömmliche Beispiele dafür, wie PID-Regler verwendet werden, um Prozesseingänge automatisch anzupassen, um einen gemessenen Wert auf einem spezifizierten Referenzwert zu halten. Im normalen Betrieb hält die PID-Regelung den VGR-Aktormotor des AFS-Systems mit einem spezifizierten Winkel synchron.
Momentan führt ein AFS-Systemmodul mit einem Regelungsalgorithmus auf niedriger Ebene eine PID-Regelung, eine Präzisionsregelung und eine Regelung einer elektrischen Phasenverriegelung durch, ohne zwischen diesen Fällen zu differenzieren. Die PID-Regelung wird durch Regeln von drei Phasen des AFS-Aktormotors durchgeführt. Wie oben erläutert, wird die Präzisionsregelung durch Regeln von nur zwei Phasen des AFS-Aktormotors mit einer niedrigen PWM-Einschaltdauer durchgeführt und wird die Regelung einer elektrischen Phasenverriegelung ebenfalls durch Verwenden von zwei Phasen des AFS-Aktormotors, jedoch mit einer hohen PWM-Einschaltdauer, durchgeführt. Die Fälle, die unterschieden werden müssen, sind ein Übergang von einer PID-Regelung oder einer Präzisionsregelung zu einer Regelung einer elektrischen Phasenverriegelung und ein Übergang von einer Präzisionsregelung zu einer PID-Regelung. Es ist erwünscht, ein neues System und Verfahren zu entwerfen, um einem AFS-System zu ermöglichen, sicher von einem Regelungsmodus zu einem anderen überzugehen und unbeabsichtigte Übergänge zu verhindern, die unerwünscht, nutzlos oder nicht funktional sein können.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Es werden ein neues System und Verfahren für sichere und beschränkte Übergänge zwischen Lenkungsregelungsmodi für ein Fahrzeug mit einer aktiven Frontlenkung bereitgestellt. Mögliche Betriebsregelungsmodi umfassen Präzision, elektrische Phasenverriegelung und Proportional-Integral-Differenzial (PID). Der Betriebsstatus der Modi wird vor einem Übergang geprüft.
Eine beispielhafte Ausführungsform dieser Erfindung wird zum Steuern von Betriebsmodusübergängen in einem Regelungssystem einer aktiven Frontlenkung (AFS-Regelungssystem) mit einem PID-Regelungsmodus, einem Präzisionsregelungsmodus und einem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung verwendet. Dieses Verfahren hält einen momentanen Übergangssteuerungs-Indikatorwert aufrecht, der einem momentanen Betriebsmodus des AFS-Regelungssystems entspricht, und überwacht das AFS-Regelungssystem hinsichtlich eines Auftretens des momentanen Übergangssteuerungs-Indikatorwerts und initiiert den Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung bei der Detektion eines unerwarteten Übergangssteuerungs-Indikatorwerts. Die Übergangssteuerungs-Indikatorwerte basieren auf einem Speicherfehlermodell, sodass jeder Übergangssteuerungs-Indikatorwert gegen einen Einzelbit-, einen Einzelhalbbyte-, einen Einzelbytefehler, einen Fehler eines Hängenbleibens auf Null (SA0) oder einen Fehler eines Hängenbleibens auf Eins (SA1) immun ist. Das Verfahren erhält ferner mehrere logische Indikatoren, die einem momentanen Betriebsmodus entsprechen, und ändert den momentanen Übergangssteuerungs-Indikatorwert auf einen neuen Übergangssteuerungs-Indikatorwert, wenn die logischen Indikatoren dem momentanen Betriebsmodus nicht entsprechen. Das System nimmt dann einen sicheren Übergang von dem momentanen Betriebsmodus zu einem neuen Betriebsmodus vor, der dem neuen Übergangssteuerungs-Indikatorwert entspricht.
Für eine Sicherheit können die hierin beschriebenen Techniken Übergänge von einem PID- zu einem Präzisionsregelungsmodus verhindern und einen Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung beschränken, um nur zu einem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung überzugehen. Der Übergang ist sicher, da das Verfahren die Betriebsmodi überwacht, um einen Übergang von dem Modus einer elektrischen Pha senverriegelung zu dem Präzisionsregelungsmodus und zu dem PID-Regelungsmodus zu verhindern.
Andere erwünschte Merkmale und Eigenschaften von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und dem vorangehenden technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird hierin nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und
1 eine schematische Darstellung eines AFS-Systems ist, das gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgestaltet ist; und
2 ein Flussdiagramm eines Prozesses für sichere Übergänge von Regelungsmodi bei einem AFS-System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt nicht, die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen der Erfindung zu beschränken. Ferner besteht keine Absicht, durch irgendeine beschriebene oder implizierte Theorie gebunden zu sein, die in dem vorangehenden technischen Gebiet, dem vorangehenden Hintergrund, der vorangehenden Kurzzusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist.
Ausführungsformen der Erfindung können hierin hinsichtlich funktionaler und/oder logischer Blockkomponenten und verschiedener Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es sei angemerkt, dass solche Blockkomponenten durch jede Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten realisiert sein können, die ausgestaltet sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform der Erfindung verschiedene Komponenten eines integrierten Schaltkreises einsetzen, z. B. Speicherelemente, Elemente einer digitalen Signalverarbeitung, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen, die unter der Steuerung von einem oder mehreren Mikroprozessoren oder anderen Steuereinrichtungen eine Vielzahl von Funktionen ausführen können. Zusätzlich werden Fachleute erkennen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit jeder Anzahl von Lenkungsregelungssystemen ausgeführt werden können, und dass das hierin beschriebene Fahrzeugsystem lediglich eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ist.
Der Kürze halber kann es sein, dass herkömmliche Techniken, die mit einer Signalverarbeitung, einer Datenübertragung, einer Signalisierung, einer Aktorsteuerung, Systemen eines variablen Übersetzungsverhältnisses, einer aktiven Lenkung und anderen funktionalen Aspekten der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) in Beziehung stehen, hierin nicht ausführlich beschrieben sind. Ferner sollen die in den hierin enthaltenen verschiedenen Figuren gezeigten Verbindungslinien beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sei angemerkt, dass bei einer Ausführungsform der Erfindung viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen vorhanden sein können.
"Verbunden/Gekoppelt" – Die folgende Beschreibung bezieht sich darauf, dass Elemente oder Knoten oder Merkmale miteinander "verbunden" oder "gekoppelt" sind. Wie hierin verwendet, bedeutet "verbunden", wenn es nicht ausdrücklich anders dargestellt ist, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt und nicht notwendigerweise mechanisch mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal verbunden ist (oder direkt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal kommuniziert). Ähnlich bedeutet "gekoppelt", wenn es nicht ausdrücklich anders dargestellt ist, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt und nicht notwendigerweise mechanisch mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal verbunden ist (oder direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal kommuniziert). Somit können bei einer Ausführungsform der Erfindung (unter der Annahme, dass die Funktionalität des Systems nicht nachteilig beeinflusst wird), obwohl das in 1 gezeigte Schema eine beispielhafte Anordnung von Elementen zeigt, zusätzliche Zwischenelemente, -einrichtungen, -merkmale oder -komponenten vorhanden sein.
Ein System und Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ermöglicht sichere und beschränkte Übergänge zwischen Lenkungsregelungsmodi für ein Fahrzeug mit einer aktiven Frontlenkung (AFS). Mögliche Betriebsregelungsmodi umfassen Präzision, elektrische Phasenverrieglung und Proportional-Integral-Differenzial (PID). Der Betriebsstatus der Modi wird vor dem Übergang geprüft. Für eine Sicherheit kann das System Übergänge von einem PID- zu einem Präzisionsregelungsmodus verhindern und einen Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung beschränken, um nur zu einem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung überzugehen.
Elektronische AFS-Systeme verwenden Ketten von elektronischen Teilen und Software, um einen Steuerpfad zu bilden. 1 ist eine schematische Darstellung eines AFS-Systems 100, das geeignet ausgestaltet ist, um gemäß Ausführungsformen dieser Erfindung Regelungsmodusübergangsprozesse auszuführen. Die in 1 gezeigten verschiedenen Blockmodule können durch jede Anzahl von physikalischen Komponenten oder Modulen realisiert sein, die sich in dem Fahrzeug oder dem AFS-System 100 befinden. Ein praktisches AFS-System 100 kann eine Anzahl von elektrischen Steuereinheiten (ECUs), Computersystemen und Komponenten umfassen, die nicht in 1 gezeigt sind. Herkömmliche Teilsysteme, Merkmale und Aspekte des AFS-Systems 100 werden hierin nicht ausführlich beschrieben.
Das AFS-System 100 umfasst allgemein mehrere Sensoren 102, einen AFS-Aktor 104, einen Speicher 106, einen Verbindungsbus oder eine andere Kopplungsanordnung 108 und ein Verarbeitungslogikelement 110. Das Verarbeitungslogikelement 110 kann ohne Einschränkung umfassen:
ein PID-Regelungsmodul 112, ein Präzisionsregelungsmodul 114, ein Regelungsmodul 116 für eine elektrische Phasenverriegelung und ein Regelungsmodul 118 für eine mechanische Verriegelung. In der Praxis können diese Elemente unter Verwendung des Verbindungsbusses 108 miteinander gekoppelt sein, der bei einer typischen Fahrzeuganwendung ein CAN-Bus sein kann.
Bei der beispielhaften Ausführungsform sind die Sensoren 102 Einrichtungen zum Messen des AFS-Aktorwinkels und wird der Sensorausgang durch die Regelungsmodi des AFS-Systems 100 in dem Verarbeitungslo gikelement 110 als Rückkopplung verwendet. In der Praxis können die Sensoren ohne Einschränkung logische Einrichtungen sein, die zwischen einem Wellenbewegungsgenerator, einem flexiblen Zahnrad und einem Statorzahnrad in einem AFS-Motor in dem Fahrzeug oder an anderen in 1 nicht gezeigten Orten angeordnet sind.
Der AFS-Aktor 104 steuert den Aktorwinkel für das AFS-System 100. Der AFS-Aktorwinkel legt die Ziel-Lenkwinkelposition der Fahrzeugräder fest. Der AFS-Aktor 104 kann an einem flexiblen Zahnrad in dem AFS-Motor oder an anderen Orten angeordnet sind, die in 1 nicht gezeigt sind.
Der Speicher 106 kann jeder geeignete Datenspeicher sein, der formatiert ist, um den Betrieb des AFS-Systems 100 zu unterstützen. Der Speicher 106 ist ausgestaltet, um Daten nach Bedarf zu speichern, aufrecht zu erhalten und zu liefern, um die Funktionalität des AFS-Systems 100 auf die nachstehend beschriebene Weise zu unterstützen. Bei praktischen Ausführungsformen kann der Speicher 106 als RAM-Speicher, Flash-Speicher, Festplatte, EEPROM oder jede andere Form von in der Technik bekanntem wiederbeschreibbarem Speichermedium realisiert sein. Der Speicher 106 kann mit dem Verarbeitungslogikelement 110 gekoppelt sein, um die AFS-Parameter zu speichern. Diese AFS-Parameter können beispielsweise Werte logischer Indikatoren, die verwendet werden, um zu bestimmen, welcher Regelungsmodus durch das Verarbeitungslogikelement 110 verwendet wird, und die Übergangssteuerungs-Indikatorwerte umfassen. In dem Speicher können andere AFS-Parameter gespeichert sein, die ohne Einschränkung den Ziel-Aktorwinkel, den Ist-Aktorwinkel, einen befohlenen PWM-Einschaltdauerwert und einen gemessenen oder gefolgerten PWM-Einschaltdauerwert umfassen.
Der Verbindungsbus 108 in einem Modul des AFS-Systems 100 kann einen Controller Area Network-Bus (CAN-Bus) verwenden, um mit anderen Komponenten oder Systemen in dem Fahrzeug kommunizieren. Ein CAN-Bus ist ein weit verbreiteter Datenkommunikationsbus für fahrzeuginterne Kommunikationsanwendungen und fehlertolerante Anwendungen mit hoher und niedriger Geschwindigkeit. Der CAN weist eine orientierte Datenübertragungs- und Multi-Master-Fähigkeit auf und wurde als International Standards Organization ISO-11898 standardisiert. Momentan erreicht der Hochgeschwindigkeits-CAN 1 Mbps und wird für eine Motor- und Antriebsstrangssteuerung verwendet, und erreicht der Niedergeschwindigkeits-CAN 125 Kbps und wird für eine Karosserie- und Benutzereinrichtungssteuerung verwendet. Der Verbindungsbus 108 kann auch einen FlexRay-Netzbus verwenden, um mit anderen Komponenten oder Systemen in dem Fahrzeug zu kommunizieren. Ein FlexRay-Netzbus ist ein Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikationsbus für fahrzeuginterne Kommunikationsanwendungen. Ein FlexRay-Netz umfasst ein zeitgetriggertes Verhalten, eine Redundanz, eine Sicherheit und eine Fehlertoleranzfähigkeit und wurde durch die FlexRay-Vereinigung spezifiziert. Momentan erreicht das Hochgeschwindigkeits-FlexRay-Netz 10 Mbps.
Das Verarbeitungslogikelement 110 kann jede Anzahl von verschiedenen Verarbeitungsmodulen oder -komponenten umfassen, die ausgestaltet sind, um die Aufgaben, Prozesse und Operationen auszuführen, wie es hierin ausführlicher beschrieben wird. Obwohl in 1 nur ein Verarbeitungsblock gezeigt ist, kann eine praktische Realisierung jede Anzahl von verschiedenen physikalischen und/oder logischen Prozessoren verwenden, die in dem AFS-System 100 verteilt sein können. In der Praxis kann das Verarbeitungslogikelement 110 mit einem Universalprozessor, einem inhaltsadressierbaren Speicher, einem digitalen Signalprozessor, einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis, einem feldprogrammierba ren Gate-Array, jeder geeigneten programmierbaren Logikeinrichtung, einer diskreten Gatter- oder Transistorlogik, diskreten Hardware-Komponenten oder jeder Kombination hiervon, die entworfen ist, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen, realisiert oder ausgeführt werden. Ein Prozessor kann als ein Mikroprozessor, ein Controller, ein Mikrocontroller oder ein Automat realisiert sein. Ein Prozessor kann auch als eine Kombination von Recheneinrichtungen realisiert sein, zum Beispiel eine Kombination eines digitalen Signalprozessors und eines Mikroprozessors, mehrerer Mikroprozessoren, eines oder mehrerer Mikroprozessoren in Verbindung mit einem Kern eines digitalen Signalprozessors oder jeder anderen solchen Ausgestaltung.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ist das Verarbeitungslogikelement 110 ausgestaltet, um die hierin beschriebenen Regelungsmodusübergangsprozesse des AFS-Systems 100 durchzuführen. Das Verarbeitungslogikelement 110 ist ausgestaltet, um mehrere logische Indikatoren wie nachstehend erläutert zu erhalten und eine Übergangsbedingung zwischen einem momentanen und einem neuen Regelungsmodus zu ermitteln. Das Verarbeitungslogikelement 110 überwacht das PID-Regelungsmodul 112 und das Präzisionsregelungsmodul 114 hinsichtlich eines Auftretens eines bestimmten Übergangssteuerungs-Indikatorwerts. Wenn dieser Übergangssteuerungs-Indikatorwert nicht detektiert wird, verriegelt das Verarbeitungslogikelement 110 den AFS-Aktor 104 elektronisch unter Verwendung des Regelungsmoduls 116 für eine elektronische Verriegelung, gefolgt von einem mechanischen Verriegeln unter Verwendung des Regelungsmoduls 118 für eine mechanische Verriegelung.
Normalerweise arbeitet das Fahrzeug in dem PID-Regelungsmodus unter Verwendung des PID-Regelungsmoduls 112. Der Grund hierfür ist, dass der PID-Regelungsmodus der stabilste Algorithmus für eine Rückkopplungssteuerung bzw. eine Regelung ist.
Wenn das Fahrzeug für eine gewisse Zeitdauer mit hoher Geschwindigkeit betrieben wurde, kann durch das Verarbeitungslogikelement 110 das Präzisionsregelungsmodul 114 ausgewählt werden, um dem AFS-System 100 eine präzisere Handradleistung zu verleihen, um das Fahrererlebnis zu verbessern. Beim Betrieb in dem Präzisionsregelungsmoduls kann das AFS-System 100 das Präzisionsregelungsmodul 114 verwenden. Wenn das Fahrzeug die Geschwindigkeit verringert, geht das AFS-System 100 im Allgemeinen (durch das Verarbeitungslogikelement 110) zu der PID-Regelung zurück.
Wenn ein Fehler detektiert wird, kann das Verarbeitungslogikelement 110 zu dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung übergehen. Bei einem Betrieb in dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung verwendet das AFS-System 100 das Modul 116 für eine elektrische Phasenverriegelung. Der Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung phasenverriegelt den AFS-Aktormotor auf ein festes Verhältnis, und das Verarbeitungslogikelement 110 geht im Allgemeinen zu dem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung über, wobei das Regelungsmodul 118 für eine mechanische Verriegelung verwendet wird.
Nachstehend wird ein AFS-System-Regelungsmodusübergangsprozess beschrieben. Für einen sicheren Übergang von einem Regelungsmodus zu einem anderen verwendet das AFS-System 100 mehrere logische Indikatoren, um verschiedene Übergangsbedingungen anzugeben. Wenn die mehreren logischen Indikatoren einem neuen Regelungsmodus entsprechen, ändert das AFS-System 100 seinen momentanen Übergangssteuerungs- Indikatorwert, der dem momentanen Regelungsmodus entspricht, auf einen anderen Übergangssteuerungs-Indikatorwert, der dem neuen Regelungsmodus entspricht. Andernfalls fährt das AFS-System 100 damit fort, den momentanen Regelungsmodus hinsichtlich eines Auftretens des momentanen Übergangssteuerungs-Indikatorwerts zu überwachen. Wenn der momentane Übergangssteuerungs-Indikatorwert nicht detektiert wird, initiiert das AFS-System 100 einen Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung gefolgt von einem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung. Für eine weitere Sicherheit kann das AFS-System 100 ausgestaltet sein, um bestimmte Typen von Übergängen zu verhindern. Beispielsweise kann das AFS-System 100 ausgestaltet sein, um Übergänge von dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu jedem anderen Regelungsmodus und von dem PID-Regelungsmodus zu dem Präzisionsregelungsmodus zu verhindern.
2 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses für sichere Übergänge von AFS-System-Regelungsmodi gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die verschiedenen Aufgaben, die in Verbindung mit dem Prozess 200 ausgeführt werden, können durch Software, Hardware, Firmware oder jede Kombination hiervon ausgeführt werden. Zu Erläuterungszwecken kann sich die folgende Beschreibung des Prozesses 200 auf Elemente beziehen, die oben in Verbindung mit 1 erwähnt sind. Bei praktischen Ausführungsformen können Teile des Prozesses 200 durch verschiedene Elemente des AFS-Systems 100 ausgeführt werden, z. B. die Sensoren 102, den AFS-Aktor 104, den Speicher 106 oder das Verarbeitungslogikelement 110.
Der Prozess 200 für sichere Übergänge von Regelungsmodi des AFS-Systems 100 kann beginnen, indem mehrere logische Indikatoren erhalten werden, die einem momentanen Betriebsmodus entsprechen (Aufgabe 202). Übergangsbedingungen von einem Regelungsmodus zu einem anderen werden durch Erhalten und Verarbeiten der logischen Indikatoren wie folgt ermittelt. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform der Erfindung basiert die Übergangsbedingung von dem PID-Regelungsmodus zu dem Präzisionsregelungsmodus auf zwei logischen Indikatoren (Wahr, Falsch), die unabhängig von zwei verschiedenen Steuerpfaden des Verarbeitungslogikelements 100 erhalten werden können (primärer und redundanter Steuerpfad), wie es in der ebenfalls anhängigen US-Anmeldung Nr. 11/530,600, eingereicht am 11. September 2006, beschrieben ist; der Offenbarungsgehalt dieser ebenfalls anhängigen Patentanmeldung ist hierin durch Bezugnahme miteingeschlossen. Die logischen Indikatoren können während des Betriebs des AFS-Systems 100 dynamisch erhalten werden wie folgt. Ein erster logischer Indikator basiert auf einem Fehler, der der Differenz zwischen dem Ziel-Aktorwinkel und dem Ist-Aktorwinkel entspricht und von dem primären Steuerpfad erhalten wird. Ein zweiter logischer Indikator basiert auf einem Fehler, der der Differenz zwischen dem Ziel-Aktorwinkel und dem Ist-Aktorwinkel entspricht und von dem redundanten Steuerpfad erhalten wird. Wenn jeder Fehlerwert größer als erwartet ist, gibt der logische Indikator ein "Falsch" an, andernfalls gibt der logische Indikator ein "Wahr" an. Wenn einer oder beide der logischen Indikatoren falsch ist/sind, verbleibt das AFS-System 100 in dem PID-Regelungsmodus. Wenn beide logischen Indikatoren Wahr sind, liegt der Fehlerwert innerhalb eines erwarteten Bereichs, und das AFS-System 100 geht zu dem Präzisionsregelungsmodus über. Der Fehlerwert kann eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Aktormotordrehzahl und/oder der Zeit sein. Obwohl bei dieser beispielhaften Ausführungsform der Erfindung nur zwei logische Indikatoren verwendet werden, kann bei anderen Ausführungsformen dieser Erfindung jede Anzahl mehrerer logischer Indikatoren, die von mehreren dualen Pfaden erhalten werden, verwendet werden.
Die Übergangsbedingung von dem Präzisionsregelungsmodus zu dem PID-Regelungsmodus basiert auf vier logischen Indikatoren, die jeweils unabhängig von zwei separaten dualen Steuerpfaden des Verarbeitungslogikelements 110 erhalten werden (einem ersten primären Steuerpfad, einem ersten redundanten Steuerpfad, einem zweiten primären Steuerpfad und einem zweiten redundanten Steuerpfad), wie es in der obigen ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung beschrieben ist. Diese logischen Indikatoren können während des Betriebs des AFS-Systems 100 wie folgt dynamisch erhalten werden. Ein erster logischer Indikator wird von dem ersten primären Steuerpfad erhalten, und der zweite logische Indikator wird von dem ersten redundanten Steuerpfad erhalten, und zwar basierend auf dem Fehler zwischen dem Ziel-Aktorwinkel und dem Ist-Aktorwinkel wie oben erläutert. Ein dritter logischer Indikator wird von dem zweiten primären Steuerpfad auf der Grundlage eines Fehlers zwischen einem momentanen Wert des Ziel-Aktorwinkels und einem früheren Wert desselben Ziel-Aktorwinkels erhalten. Ein vierter logischer Indikator wird von dem zweiten redundanten Steuerpfad basierend auf einem Fehler zwischen einem momentanen Wert des Ziel-Aktorwinkels und einem früheren Wert desselben Ziel-Aktorwinkels erhalten. Wenn alle vier logischen Indikatoren ein Falsch angeben (der Fehlerwert liegt innerhalb eines erwarteten Bereichs), dann bleibt das AFS-System 100 in dem Präzisionsregelungsmodus. Wenn einer der vier logischen Indikatoren ein Wahr angibt (der Fehlerwert ist größer als der erwartete Bereich), dann geht das AFS-System 100 zu dem PID-Regelungsmodus über. Der erwartete Fehlerwertbereich zwischen dem Ist-Aktorwinkel und dem Ziel-Aktorwinkel kann eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Aktormotordrehzahl und der Zeit sein, wie es oben erwähnt ist. Der erwartete Fehlerwertbereich zwischen den früheren und den momentanen Werten der Ziel-Aktorwinkel kann ohne Einschränkung einige Grad betragen (etwa 0,0 bis 10 Grad). Obwohl für diese beispielhafte Ausführungsform der Erfindung nur vier logische Indikatoren verwendet werden, kann für andere Ausführungsformen dieser Erfindung jede Anzahl mehrerer logischer Indikatoren verwendet werden, die von mehreren dualen Pfaden erhalten werden.
Der momentane Betriebsmodus kann beispielsweise ein PID-Regelungsmodus für ein normales Fahren oder ein Präzisionsregelungsmodus für ein Fahren mit hoher Geschwindigkeit sein. Um eine Sicherheit sicherzustellen, kann der Prozess 200 Übergänge von dem PID-Regelungsmodus zu dem Präzisionsregelungsmodus, von dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu dem PID-Regelungsmodus und von dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu dem Präzisionsregelungsmodus verhindern. Somit kann der Prozess 200 ausgeführt werden, um eine Übergangsentscheidung zu treffen, indem ermittelt wird, ob die logischen Indikatoren einem momentanen Betriebsmodus entsprechen (Abfrageaufgabe 204). Wenn die logischen Indikatoren dem momentanen Betriebsmodus entsprechen, kann der Prozess 200 damit fortfahren, in dem momentanen Betriebsmodus zu arbeiten, indem ein momentaner Übergangssteuerungs-Indikatorwert aufrecherhalten wird, der einem momentanen Betriebsmodus des AFS-Systems 100 entspricht (Aufgabe 206). Zusätzlich überwacht das AFS-System 100, wie nachstehend erläutert, jeden Regelungsmodus außer den Präzisionsregelungsmodus hinsichtlich eines Auftretens eines PWM-Signals innerhalb eines spezifischen Bereichs. Das PWM-Signal sollte für jeden Regelungsmodus innerhalb eines spezifischen Bereichs bleiben, um einen sicheren Übergang von einem Regelungsmodus zu einem anderen sicherzustellen.
Bei einem Übergang von dem PID-Regelungsmodus zu dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung kann die PWM-Signal-Einschaltdauer von beispielsweise bis zu 50% (in Abhängigkeit von dem Zahnstangenverhältnis, der Drehzahl des Aktormotors und der Zeitdauer, die benötigt wird, um den Aktormotor zu stoppen) der gesamten PWM-Signal-Einschaltdauer befohlen werden, um den Aktor bei seiner Bewegung zu stoppen. Der spezifische Bereich einer Ist-PWM-Signal-Einschaltdauer kann sich bis zu ± 3% von der befohlenen PWM-Signal-Einschaltdauer unterscheiden.
Der spezifische Bereich für das PWM-Signal für die elektrische Phasenverriegelung ist normalerweise an einem spezifischen Wert zentriert. Beispielsweise kann der spezifische Bereich für das PWM-Signal während der Phasenverriegelung 34,5%–35,5% betragen, was um etwa 35% mit etwa ± 0,5% Toleranz zentriert ist.
Bei einem Übergehen von dem Präzisionsregelungsmodus zu dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung (der Aktormotor hält seine momentane Position während des Übergangs), kann das PWM-Signal mit einer Einschaltdauer von beispielsweise etwa 5% bis 15% (in Abhängigkeit von dem Zahnstangenverhältnis und der Drehzahl des Aktormotors) der gesamten PWM-Signal-Einschaltdauer befohlen werden, um den Aktormotor an seiner momentanen Position zu halten. Der spezifische Bereich eines Ist-PWM-Signals kann sich um etwa ± 0,1% von der befohlenen PWM-Signal-Einschaltdauer unterscheiden. Wenn die PWM-Einschaltdauer beispielsweise etwa 15% beträgt, kann der spezifische Bereich etwa 14,9–15,1% betragen.
Da der Präzisionsregelungsmodus eine genauere Regelung erfordert als der PID-Regelungsmodus, wird in diesem Fall erwartet, dass der spezifische Bereich der Ist-PWM-Signal-Einschaltdauer weniger variiert als der spezifische Bereich der Ist-PWM-Signal-Einschaltdauer für den Übergang von dem PID zu der elektrischen Phasenverriegelung, wie oben erläutert.
Somit führt der Prozess 200 eine Prüfung durch, um zu ermitteln, ob der momentane Betriebsmodus der Präzisionsregelungsmodus ist (Abfrageaufgabe 207), und wenn der momentane Betriebsmodus nicht der Präzisionsregelungsmodus ist, fährt der Prozess 200 fort, um zu ermitteln, ob das PWM-Signal innerhalb des spezifischen Bereichs liegt (Abfrageaufgabe 209). Wenn das PWM-Signal nicht innerhalb des spezifischen Bereichs liegt, fährt der Prozess 200 damit fort, den Phasenverriegelungs-Regelungsmodus zu initiieren (Aufgabe 218). Andernfalls fährt der Prozess 200 damit fort, das AFS-System 100 hinsichtlich eines Auftretens des momentanen Übergangssteuerungs-Indikatorwerts zu überwachen (Abfrageaufgabe 208). Wenn der momentane Betriebsmodus jedoch der Präzisionsregelungsmodus ist, überspringt der Prozess 200 Abfrageaufgabe 207 und fährt mit Abfrageaufgabe 208 fort. Während das AFS-Regelungssystem in dem momentanen Betriebsmodus überwacht wird, kann der Prozess 200, wenn der Prozess 200 ermittelt, dass der Übergangssteuerungs-Indikatorwert nicht dem momentanen Betriebsmodus entspricht (Abfrageaufgabe 208), damit fortfahren, bei einer Detektion eines unerwarteten Übergangssteuerungs-Indikatorwerts den Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu initiieren (Aufgabe 218), wie es nachstehend erläutert ist. Wenn der Prozess 200 jedoch ermittelt, dass der Übergangssteuerungs-Indikatorwert dem momentanen Betriebsmodus entspricht, kann der Prozess 200 zu Aufgabe 206 zurückführen, um den Betrieb in dem momentanen Betriebsmodus fortzuführen.
Der Übergangssteuerungs-Indikator kann beispielsweise auf der Grundlage des Speicherfehlermodells wie oben erwähnt ohne Einschränkung gleich 54 Dezimal für den PID-Regelungsmodus und gleich 89 Dezimal für den Präzisionsregelungsmodus sein. Der momentane Übergangssteuerungs-Indikatorwert kann sich aufgrund eines Fehlers in dem Speicherfehlermodell, wie beispielsweise von 54 auf 55, oder aufgrund eines Mikroprozessorfehlers, wie beispielsweise eines Prozessorsequenzfehlers, wenn beispielsweise ein Stackpointer verloren geht, unerwartet ändern. Eine unerwartete Änderung des momentanen Übergangsindikatorwerts kann einen AFS-Systemausfall darstellen, auf welchen hin der Prozess 200 damit fortfahren kann, den Modus einer elektrischen Phasenverriegelung zu initiieren, wie es nachstehend erläutert wird.
Der Prozess 200 kann wie folgt sicher zu einem neuen Betriebsmodus (d. h. dem PID-Regelungsmodus oder dem PC-Regelungsmodus (precision control mode)) übergehen. Eine Änderung des Übergangssteuerungs-Indikatorwerts gibt einen Übergang zu einem neuen Betriebsmodus an. Somit kann der Prozess 200 nach der Abfrageaufgabe 204 damit fortfahren, den Übergangssteuerungs-Indikatorwert auf einen neuen Übergangssteuerungs-Indikatorwert zu ändern (Aufgabe 210), wenn der logische Indikator nicht dem momentanen Betriebsmodus entspricht, wobei dann ein sicherer Übergang von dem momentanen Betriebsmodus zu einem neuen Betriebsmodus durchgeführt wird, der dem neuen Übergangssteuerungs-Indikatorwert entspricht (Aufgabe 212). Zu Klarheitszwecken sei angemerkt, dass Aufgabe 204 ermittelt, in welchen der neuen Betriebsmodi des AFS-Systems 100 sicher übergegangen werden kann (d. h. von dem PID-Regelungsmodus zu dem PC-Regelungsmodus oder von dem PC-Regelungsmodus zu dem PID-Regelungsmodus), und dass Aufgabe 208 den momentanen Betriebsmodus (d. h. PC-Regelungsmodus oder PID-Regelungsmodus) überwacht, bevor der Übergang zu dem neuen Betriebsmodus stattgefunden hat. Um mit dem Betrieb in dem neuen Betriebsmodus fortzufahren, kann der Prozess 200 dann damit fortfahren, den neuen Übergangssteuerungs-Indikatorwert aufrecht zu erhalten, der dem neuen Betriebsmodus entspricht (Aufgabe 214).
Wie oben erläutert überwacht das AFS-System 100 mit Ausnahme des Präzsisionregelungsmodus jeden Regelungsmodus hinsichtlich eines Auftretens eines spezifischen Bereichs des PWM-Signals. Somit führt der Prozess 200 eine Prüfung durch, um zu ermitteln, ob der neue Betriebsmodus der Präzisionsregelungsmodus ist (Abfrageaufgabe 213), und wenn der neue Betriebsmodus nicht der Präzisionsregelungsmodus ist, fährt der Prozess 200 damit fort, zu ermitteln, ob das PWM-Signal innerhalb des spezifischen Bereichs liegt (Abfrageaufgabe 215). Wenn das PWM-Signal nicht innerhalb des spezifischen Bereichs liegt, fährt der Prozess 200 damit fort, den Phasenverriegelungs-Regelungsmodus zu initiieren (Aufgabe 218). Andernfalls fährt der Prozess 200 damit fort, das AFS-System 100 hinsichtlich eines Auftretens des neuen Übergangssteuerungs-Indikatorwerts zu überwachen (Abfrageaufgabe 216). Wenn der momentane Betriebsmodus jedoch der Präzisionsregelungsmodus ist (Abfrageaufgabe 213), überspringt der Prozess 200 die Abfrageaufgabe 215 und fährt mit Abfrageaufgabe 216 fort. Während das AFS-Regelungssystem in dem neuen Betriebsmodus überwacht wird, kann der Prozess 200, wenn der Prozess 200 ermittelt, dass der Übergangssteuerungs-Indikatorwert nicht dem neuen Betriebsmodus entspricht (Abfrageaufgabe 216), bei einer Detektion eines unerwarteten Übergangssteuerungs-Indikatorwerts damit fortfahren, den Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu initiieren (Aufgabe 218), wie es nachstehend erläutert ist. Wenn der Prozess 200 jedoch ermittelt, dass der Übergangssteuerungs-Indikatorwert dem neuen Betriebsmodus entspricht, kann der Prozess 200 zu Aufgabe 214 zurückzuführen, um den Betrieb in dem neuen Betriebsmodus weiterzuführen.
Bei einer Kraftfahrzeuganwendung ist es bevorzugt, den AFS-Aktor 104 elektronisch zu verriegeln, bevor der AFS-Aktor 104 mechanisch verriegelt wird. Dies wird insbesondere getan, da das Verarbeitungslogikelement 110 den Aktormotor schnell genug phasenverriegelt, sodass, wenn das System den Aktormotor schließlich mechanisch verriegelt, er die Verriegelungshalterung nicht vor und zurück bewegt, um somit die Aktorteile vor einer möglichen Beschädigung zu schützen, die andernfalls durch eine direkte mechanische Verriegelung verursacht werden könnte. Normalerweise weisen Verriegelungshalterungen eine Referenzposition zum Verriegeln des Aktormotors auf, wobei ein Vor- und Zurückbewegen der Verriegelungshalterung dazu führen kann, dass die Verriegelungshalterungsreferenzposition verloren geht, was dazu führen kann, dass der Aktor an einer anderen Position als der befohlenen verriegelt wird. Somit kann der Prozess 200 wie oben erläutert nach den Abfrageaufgaben 208 oder 216 einen Übergang zu dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung initiieren, bevor mit dem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung fortgefahren wird. Um einen sicheren Übergang zu dem Modus einer elektrischen Phasenverriegelung zu initiieren, kann der Prozess 200 den Übergangssteuerungs-Indikatorwert bei einer Detektion des unerwarteten Übergangssteuerungs-Indikatorwerts ändern, um dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu entsprechen (Aufgabe 218). Der unerwartete Übergangsregelungswert ist jeder andere Übergangsregelungswert als der Dezimalwert, wie oben erwähnt, der jedem Regelungsmodus zugeordnet ist und in dem Speicher 106 gespeichert ist.
Um sicherzustellen, dass der Übergangssteuerungs-Indikatorwert korrekt geändert und danach aufrecht erhalten wurde, um in dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu arbeiten, kann der Prozess 200 dann sofort damit fortfahren, das AFS-Regelungssystem 100 hinsichtlich eines Auftretens des Übergangssteuerungs-Indikatorwerts zu überwa chen, der dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung entspricht (Abfrageaufgabe 220). Beispielsweise kann der Übergangssteuerungs-Indikatorwert ohne Einschränkung für den Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung gleich 106 Dezimal sein. Wenn der Übergangssteuerungs-Indikatorwert, der dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung entspricht, nicht detektiert wird (beispielsweise, wenn ein Fehler aufgrund des Speicherfehlermodells und/oder ein Mikroprozessorfehler wie oben erläutert auftritt), kann der Prozess 200 zu Aufgabe 218 zurückführen. Wenn der Prozess 200 jedoch ermittelt, dass der Übergangssteuerungs-Indikatorwert, der dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung entspricht, detektiert wird, kann der Prozess 200 damit fortfahren, zusätzlich ein Pulsweitenmodulationssignal (PWM-Signal) während des Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung hinsichtlich eines Auftretens eines spezifischen Bereichs zu überwachen (Abfrageaufgabe 222).
Wie oben erwähnt, steuert das PWM-Signal den AFS-Aktormotor bei einem bestimmten Prozentanteil der gesamten PWM-Einschaltdauer. Die PWM-Signal-Einschaltdauer wird oftmals von der gesamten PWM-Einschaltdauer reduziert, um den Aktormotor mit einer verfügbaren Leistung zu steuern, die kleiner ist als die Gesamtleistung, wie es oben erläutert ist. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ändert sich die verfügbare Leistung für jeden Regelungsmodus. Ferner sollte das PWM-Signal für jeden Regelungsmodus innerhalb eines spezifischen Bereichs bleiben, um einen sicheren Übergang von einem Regelungsmodus zu einem anderen sicherzustellen. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform wird das AFS-System 100 hinsichtlich eines Auftretens des spezifischen Bereichs der PWM-Signal-Einschaltdauer überwacht, wie es oben erläutert ist, wenn von dem PID-Regelungsmodus oder dem Präzisionsregelungsmodus zu dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung übergegangen wird, und wenn von dem PID-Regelungsmodus zu dem Präzisionsregelungsmodus übergegangen wird. Der spezifische Bereich des PWM-Signals muss nicht überwacht werden, wenn von dem Präzisionsregelungsmodus zu dem PID-Regelungsmodus übergegangen wird, da der spezifische Bereich des PWM-Signals in diesem Fall zufällig variiert.
Wenn das PWM-Signal nicht innerhalb des spezifischen Bereichs liegt, kann der Prozess 200 zu Aufgabe 218 zurückführen, wobei der Prozess 200 andernfalls damit fortfahren kann, die elektrische Phasenverriegelung abzuschließen. Der Prozess 200 kann dann ermitteln, ob eine elektrische Phasenverriegelung abgeschlossen ist (Abfrageaufgabe 224). Das AFS-System betrachtet die elektrische Phasenverriegelung als abgeschlossen, wenn die AFS-Aktoren ihre Bewegung von mehr als 1%–2% der Gesamtdrehung (d. h. etwa 360 Grad) des Aktormotors von einer Steuerschleife zu einer anderen stoppen (wobei jede Steuerschleife beispielsweise etwa zwei Millisekunden beträgt), oder wenn seit dem Initiieren der elektrischen Phasenverriegelung ausreichend Zeit verstrichen ist. Wenn die elektrische Phase nicht abgeschlossen ist, kann der Prozess 200 zu Aufgabe 220 zurückführen, bis die Phasenverriegelung abgeschlossen ist, wobei der Prozess 200 andernfalls einen Übergang von dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu dem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung initiieren kann (in dem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung wird keine PWM-Steuerung/Regelung einer elektrischen Phasenverriegelung verwendet), wenn die elektrische Phasenverriegelung abgeschlossen ist (Aufgabe 226).
Um einen sicheren Übergang von dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu dem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung zu initiieren, kann der Prozess 200 den Übergangssteuerungs-Indikatorwert ändern, um dem Regelungsmodus einer mechanischen Pha senverriegelung zu entsprechen (Aufgabe 228). Um sicherzustellen, dass der Übergangssteuerungs-Indikator korrekt geändert wurde und danach für einen Betrieb in dem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung aufrecht erhalten wurde, kann der Prozess 200 dann damit fortfahren, das AFS-System 100 hinsichtlich eines Auftretens des Übergangssteuerungs-Indikatorwerts zu überwachen, der dem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung entspricht (Abfrageaufgabe 230). Der Übergangssteuerungs-Indikatorwert, der dem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung entspricht, kann beispielsweise und ohne Einschränkung gleich 156 Dezimal sein. Wenn der Übergangssteuerungs-Indikatorwert, der dem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung entspricht, nicht detektiert wird (wenn beispielsweise ein Fehler auftritt), kann der Prozess 200 zu Aufgabe 218 zurückführen. Wenn der Prozess 200 jedoch ermittelt, dass der Übergangssteuerungs-Indikatorwert, der dem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung entspricht, detektiert wird, kann der Prozess 200 damit fortfahren, die mechanische Verriegelung des AFS-Aktormotors abzuschließen (Aufgabe 232). Der Prozess 200 kann damit fortfahren, zu Aufgabe 230 zurückzuführen, um mit dem Überwachen des Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung fortzufahren, bis die mechanische Verriegelung abgeschlossen ist (Aufgabe 232).
Während mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorangehenden detaillierten Beschreibung dargestellt wurde, sei angemerkt, dass eine große Anzahl von Abwandlungen existiert. Es sei auch angemerkt, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und nicht den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder Ausgestaltung der Erfindung auf irgendeine Weise beschränken sollen. Vielmehr liefert die vorangehende detaillierte Beschreibung Fachleuten einen geeigneten Plan zum Realisieren der bei spielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen. Es sei angemerkt, dass verschiedene Änderungen der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen den rechtlichen Äquivalenten hiervon ausgeführt ist.
Legende zu 2

202: ERHALTE LOGISCHE INDIKATOREN
204: ENTSPRECHEN LOGISCHE INDIKATOREN EINEM MOMENTANEN BETRIEBSMODUS?
206: ERHALTE EINEN MOMENTANEN ÜBERGANGSSTEUERUNGS-INDIKATOR AUFRECHT
207: IST MOMENTANER BETRIEBSMODUS DER PRÄZISIONSREGELUNGSMODUS?
208: ENTSPRICHT ÜBERGANGSSTEUERUNGS-INDIKATOR DEM MOMENTANEN BETRIEBSMODUS?
209: PWM-SIGNAL INNERHALB EINES SPEZIFISCHEN BEREICHS?
210: ANDERE DEN ÜBERGANGSSTEUERUNGS-INDIKATOR, UM EINEM NEUEN BETRIEBSMODUS ZU ENTSPRECHEN
212: GEHE SICHER ZU DEM NEUEN BETRIEBSMODUS ÜBER
213: IST DER NEUE BETRIEBSMODUS DER PRÄZISIONS REGELUNGSMODUS?
214: ERHALTE EINEN NEUEN ÜBERGANGSSTEUERUNGS-INDIKATOR AUFRECHT
215: PWM-SIGNAL INNERHALB EINES SPEZIFISCHEN BEREICHS?
216: ENTSPRICHT ÜBERGANGSSTEUERUNGS-INDIKATOR DEM NEUEN BETRIEBSMODUS?
218: ANDERE DEN ÜBERGANGSSTEUERUNGS-INDIKATOR, UM DEM REGELUNGSMODUS EINER ELEKTRISCHEN PHASENVERRIEGELUNG ZU ENTSPRECHEN
220: ENTSPRICHT ÜBERGANGSSTEUERUNGS-INDIKATOR DEM REGELUNGSMODUS EINER ELEKTRISCHEN VERRIEGELUNG?
222: PWM-SIGNAL INNERHALB EINES SPEZIFISCHEN BEREICHS?
224: ELEKTRISCHE PHASENVERRIEGELUNG ABGESCHLOSSEN?
226: GEHE ZU EINEM MODUS EINER MECHANISCHEN PHASEN-VERRIEGELUNG ÜBER
228: ANDERE DEN ÜBERGANGSSTEUERUNGS-INDIKATOR, UM EINEM REGELUNGSMODUS EINER MECHANISCHEN VERRIEGELUNG ZU ENTSPRECHEN
230: ENTSPRICHT ÜBERGANGSSTEUERUNGS-INDIKATOR DEM REGELUNGSMODUS EINER MECHANISCHEN VERRIEGELUNG?
232: IST MECHANISCHE VERRIEGELUNG ABGESCHLOSSEN?

Claims

Verfahren zum Steuern von Betriebsmodusübergängen in einem Regelungssystem einer aktiven Frontlenkung (AFS-Regelungssystem), das in einem Proportional-, Integral- und Differenzial-Regelungsmodus (PID-Regelungsmodus), einem Präzisionsregelungsmodus und einem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung arbeiten kann, wobei das Verfahren umfasst, dass ein momentaner Übergangssteuerungs-Indikatorwert aufrecht erhalten wird, der einem momentanen Betriebsmodus des AFS-Regelungssystems entspricht; das AFS-Regelungssystem hinsichtlich eines Auftretens des momentanen Übergangssteuerungs-Indikatorwerts überwacht wird; und der Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung bei einer Detektion eines unerwarteten Übergangssteuerungs-Indikatorwerts initiiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Pulsweitenmodulationssignal hinsichtlich eines Auftretens eines spezifischen Bereichs während des Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Pulsweitenmodulationssignal hinsichtlich eines Auftretens eines spezifischen Bereichs während des PID-Regelungsmodus überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung initiiert wird, wenn eine elektrische Phasenverriegelung abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass Übergänge von dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu dem PID-Regelungsmodus verhindert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass Übergänge von dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu dem Präzisionsregelungsmodus verhindert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass Übergänge von dem PID-Regelungsmodus zu dem Präzisionsregelungsmodus verhindert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der momentane Übergangssteuerungs-Indikatorwert bei einer Detektion des unerwarteten Übergangssteuerungs-Indikatorwerts geändert wird, um dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu entsprechen.
Verfahren zum Steuern von Betriebsmodusübergängen in einem Regelungssystem einer aktiven Frontlenkung (AFS-Regelungssystem), das in einem Proportional-, Integral- und Differenzial-Regelungsmodus (PID-Regelungsmodus), einem Präzisionsregelungsmodus und einem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung arbeiten kann, wobei das Verfahren umfasst, dass mehrere logische Indikatoren erhalten werden, die einem momentanen Betriebsmodus entsprechen; ein momentaner Übergangssteuerungs-Indikatorwert auf einen neuen Übergangssteuerungs-Indikatorwert geändert wird, wenn die logischen Indikatoren nicht dem momentanen Betriebsmodus entsprechen; und sicher von dem momentanen Betriebsmodus zu einem neuen Betriebsmodus übergegangen wird, der dem neuen Übergangssteuerungs-Indikatorwert entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass von dem PID-Regelungsmodus zu dem Präzisionsregelungsmodus übergegangen wird, wenn alle logischen Indikatoren ein Wahr angeben.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass in dem PID-Regelungsmodus verblieben wird, wenn einer der logischen Indikatoren ein Falsch angibt.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass von dem Präzisionsregelungsmodus zu dem PID-Regelungsmodus übergegangen wird, wenn einer der logischen Indikatoren ein Wahr angibt.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass in dem Präzisionsregelungsmodus verblieben wird, wenn alle logischen Indikatoren ein Falsch angeben.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass von dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu einem Regelungsmodus einer mechanischen Verriegelung übergangen wird, wenn eine elektrische Phasenverriegelung abgeschlossen ist.
Verfahren zum Steuern von Betriebsmodusübergängen in einem Regelungssystem einer aktiven Frontlenkung (AFS-Regelungssystem), das in einem Proportional-, Integral- und Differenzial-Regelungsmodus (PID-Regelungsmodus), einem Präzisionsregelungsmodus und einem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung arbeiten kann, wobei das Verfahren umfasst, dass logische Indikatoren für einen AFS-Regelungssystem-Betriebsmodus erhalten werden; sicher von dem Präzisionsregelungsmodus zu dem PID-Regelungsmodus übergangen wird, wenn die logischen Indikatoren dem PID-Regelungsmodus entsprechen; sicher von dem PID-Regelungsmodus zu dem Präzisionsregelungsmodus übergegangen wird, wenn die logischen Indikatoren dem Präzisionsregelungsmodus entsprechen; ein erwarteter Übergangssteuerungs-Indikatorwert aufrecht erhalten wird, der einem momentanen Betriebsmodus des AFS-Regelungssystems entspricht; sicher von dem PID-Regelungsmodus zu dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung übergegangen wird, wenn ein erwarteter Übergangssteuerungs-Indikatorwert, der dem PID-Regelungsmodus entspricht, nicht detektiert wird; und sicher von dem Präzisionsregelungsmodus zu dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung übergegangen wird, wenn ein erwarteter Übergangssteuerungs-Indikatorwert, der dem Präzisionsregelungsmodus entspricht, nicht detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst, dass ein Pulsweitenmodulationssignal hinsichtlich eines Auftretens eines spezifischen Bereichs während des Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst, dass ein Pulsweitenmodulationssignal hinsichtlich eines Auftretens eines spezifischen Bereichs während des PID-Regelungsmodus überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst, dass Übergänge von dem PID-Regelungsmodus zu dem Präzisionsregelungsmodus verhindert werden.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst, dass Übergänge von dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu dem PID-Regelungsmodus verhindert werden.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst, dass Übergänge von dem Regelungsmodus einer elektrischen Phasenverriegelung zu dem Präzisionsregelungsmodus verhindert werden.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Übergangssteuerungs-Indikatorwert auf einem Speicherfehlermodell basiert, sodass der Übergangssteuerungs-Indikatorwert gegen einen Einzelbit-, einen Einzelhalbbyte-, einen Einzelbytefehler, einen Fehler eines Hängenbleibens auf Null (SA0) oder einen Fehler eines Hängenbleibens auf Eins (SA1) immun ist.