DE19521411C2 - Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Systeme zur Erfassung der Geschwindigkeit bei Kraftfahrzeugen nut­ zen ein von einem einzigen Geschwindigkeitsgeber geliefertes Signal zur Be­ stimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Geschwindigkeitsgeber ist gegen­ über einem Fahrzeugrad angeordnet, vorzugsweise am linken Vorderrad, und detektiert die diesem Rad entsprechende Raddrehzahl. Diese Raddrehzahl wird einem Steuergerät zugeführt, welches aus diesem Signal die Geschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt. Das Geschwindigkeitssignal des Fahrzeuges wird üblicherweise zur Anzeige gebracht.

Aus der EP 0 522 565 A2 ist es bekannt, zur Bestimmung der Fahrzeugge­ schwindigkeit die Einzelgeschwindigkeiten der angetriebenen und freilaufenden Räder zu messen. Die Geschwindigkeiten der angetriebenen Räder werden mit­ einander verglichen und daraus die größte Geschwindigkeit ausgewählt. Das­ selbe gilt für die Geschwindigkeiten der freilaufenden Räder. Danach wird die höchste Geschwindigkeit eines freilaufenden Rades mit der höchsten Ge­ schwindigkeit des angetriebenen Rades verglichen und in Abhängigkeit dieses Vergleichs die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Nachteilig dabei ist, daß nur der Betrag der Geschwindigkeit der Räder entscheidend ist, nicht aber die Tat­ sache, welches Rad welches Geschwindigkeitssignal abgibt.

Die DE 39 17 976 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Fahrzeugge­ schwindigkeit, bei welchem die Winkelgeschwindigkeiten der Vorder- und Hinter­ räder unabhängig voneinander bestimmt werden. In Abhängigkeit von der Be­ schleunigung des Fahrzeuges wird entschieden, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit mittels der Winkelgeschwindigkeit der Vorderräder oder der Winkelgeschwindig­ keit der Hinterräder bestimmt wird.

Aus der DE 42 31 192 A1 ist es bekannt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit aus einem Mittelwert der jeweiligen Drehzahlen des rechten und linken Antriebsrades oder des rechten und linken freilaufenden Rades bestimmt wird. Nachteilig dabei ist, daß nur Mittelwerte und nicht die direkt gemessenen Werte zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit herangezogen werden.

Bei einem Verfahren gemäß DE 39 23 782 A1 werden die Einzelgeschwindigkei­ ten der Antriebsräder und der mitlaufenden Räder bestimmt. Aus den Signalen der Antriebsräder wird die kleinste Geschwindigkeit und aus den Signalen der freilaufenden Räder die höchste Geschwindigkeit ausgewählt, d. h. es werden nur Signale der freilaufenden oder der angetriebenen Räder verglichen.

Im Fahrbetrieb auftretende Unregelmäßigkeiten, wie der bei angetriebenen Rädern grundsätzlich immer vorhandene Schlupf, Durchdrehen der Antriebsräder oder Aquaplaning führen zu Ungenauigkeiten bei der Messung. Grundsätzlich besteht bei allen am Rad verbauten Gebern bei der Verwendung von Induktivge­ bern die Gefahr von Fehlmessungen durch mechanische Schwingungen auf den Zahnflanken der Geberkränze. In der Praxis treten diese Schwingungen vor allem an den Gebern der nicht angetriebenen Räder auf. Aufgrund dieser Unge­ nauigkeiten entspricht die gemessene Geschwindigkeit häufig nicht der tatsäch­ lichen Fahrzeuggeschwindigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, welche auftretende Fehler oder Ausnahmesituationen bei der Be­ stimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit erkennt und eliminiert sowie die Genau­ igkeit bei der Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit verbessert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das der Radgeschwin­ digkeit entsprechende Signal des an einer ersten Achse angeordneten, freilau­ fenden Rades mit dem Signal des an einer zweiten Achse angeordneten, ange­ triebenen Rades verglichen wird, wobei das freilaufende und das angetriebene Rad diagonal angeordnet sind, und bei annähernder Gleichheit der beiden Signale die Geschwindigkeit des Fahrzeugs der am freilaufenden Rad gemesse­ nen Geschwindigkeit entspricht und anderenfalls ein Fehler erkannt wird.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in den unterschiedlichsten Fahrsi­ tuationen stets ein Signal mit hoher Genauigkeit bei gleichzeitiger intelligenter Fehleranalyse bestimmbar ist.

Die unterschiedlichen Eigenschaften beider Räder führen bei einem Vergleich zum Erkennen der auftretenden Fehler oder Ausnahmesituationen.

Bei einem Diagonalvergleich ist die Wahrscheinlichkeit des Vergleiches von zwei fehlerhaften Signalen am geringsten.

In einer Weiterbildung werden bei einer Fehlererkennung die der Radgeschwin­ digkeit entsprechenden Signale der an der ersten Achse angeordneten freilau­ fenden Räder gemessen. Bei annähernder Übereinstimmung der detektierten Geschwindigkeitssignale werden die Geschwindigkeitssignale der an der zweiten Achse angeordneten, angetriebenen Räder verglichen und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges aus dem Maximalwert des gemessenen Geschwindigkeits­ signals bestimmt. Bei einer weiteren Ausgestaltung werden die Geschwindig­ keitssignale des freilaufenden und des angetriebenen Rades, welche auf ver­ schiedenen Achsen hintereinander angeordnet sind, miteinander verglichen, wobei bei annähernder Gleichheit der beiden Geschwindigkeitssignale die Geschwindigkeit des Fahrzeuges der am freilaufenden Rad gemessenen Geschwindigkeit entspricht.

Vorteilhafterweise können in den verschiedenen Stufen wie Diagonal-, Achsen- bzw. Seitenvergleich zur Verbesserung der Genauigkeit unterschiedliche Tole­ ranzbedingungen realisiert werden.

Bei einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist jedem Rad des Kraft­ fahrzeuges ein Sensor zugeordnet, welcher das jeweilige der Geschwindigkeit des Rades entsprechende Signal detektiert, und die Sensoren sind mit einem Steuer­ gerät verbunden, welches die gemessenen Signale über ein serielles Bus­ system an ein Kombinationsinstrument im Kraftfahrzeug leitet, das den Vergleich der Geschwindigkeitssignale der Räder durchführt und in Abhängigkeit von die­ sem Vergleich die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ermittelt und Fehler erkennt.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsbeispiele zu. Eines davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit,

Fig. 3 Verfahren zum Vergleich der Raddrehzahlen.

Gemäß Fig. 1 ist je ein Geschwindigkeitssensor S1 bis S4 an je einem nicht weiter dargestellten Rad eines Kraftfahrzeuges verbaut. Üblicherweise werden mittels der Geschwindigkeitssensoren Raddrehzahlen gemessen. Diese Signale werden im weiteren als Geschwindigkeitssignale der Räder bezeichnet. Die an der Vorderachse befindlichen Vorderräder sind dabei freilaufend, während die an der Hinterachse befestigten Räder angetrieben werden. Die vier so gemessenen Geschwindigkeitssignale werden von einem Steuergerät ST gemessen. Dieses Steuergerät kann dabei vorzugsweise ein bereits im Kraftfahrzeug vorhandenes Steuergerät für ein Antiblockiersystem ABS, ein Antischlupf-Regelsystem ASR oder ein Electronic Tracking System ETS sein.

Das Steuergerät gibt die von den Sensoren S1 bis S4 gelieferten Signale unge­ dämpft über einen CAN-BUS B an ein Kombinationsinstrument K im Kraftfahr­ zeug weiter.

Das Kombinationsinstrument K enthält einen Mikrocontroller µC, welcher mittels der in seinem Speicher Sp abgelegten Reifenumfänge bzw. Reifenkennlinien die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ermittelt.

Die so ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit wird entweder zur Anzeige A gebracht, um dem Fahrzeugführer die aktuelle Geschwindigkeit anzuzeigen oder über den CAN-BUS bzw. eine andere Schnittstelle an andere Komponenten der Fahrzeugelektronik wie z. B. einem Bordrechner ausgegeben.

Im weiteren soll nun anhand der Fig. 2 das Verfahren zur genauen Bestim­ mung der Fahrzeuggeschwindigkeit näher erläutert werden.

Nach dem Start wird im Programmschritt 1 überprüft, ob ein Komplettausfall aller 4 Raddrehzahlgeber S1 bis S4 vorliegt, während bei 2 das Signal jedes Rades einzeln gemessen und auf Fehler hin überprüft wird. Ist kein Fehler aufgetreten, werden im Abschnitt 3 die einzelnen Raddrehzahlen verglichen.

Zunächst findet ein Diagonalvergleich statt, d. h. es wird die Raddrehzahl VL des linken Vorderrades mit der Raddrehzahl HR des rechten Hinterrades ver­ glichen. Stimmen beide in einem vorgegebenen Toleranzbereich überein, wird in 4 aus der Raddrehzahl VL des linken Vorderrades die Fahrzeuggeschwin­ digkeit bestimmt. Stimmen die Raddrehzahlen VL und HR nicht überein, wer­ den im Schritt 5 die Meßwerte des rechten Vorderrades VR und des linken Hinterrades HL verglichen. Bei Übereinstimmung wird als Fahrzeuggeschwin­ digkeit die des rechten Vorderrades VR erkannt.

Wird aber bei diesem Vergleich auch keine Übereinstimmung festgestellt, wer­ den im folgenden Abschnitt die von den Rädern jeweils einer Achse gelieferten Signale untersucht.

So werden bei 7 der Meßwerte des linken Vorderrades VL mit dem des rechten Vorderrades VR verglichen. Stimmen diese überein, werden im Schritt 8 die Raddrehzahlsignale des linken und des rechten Hinterrades HL bzw. HR unter­ sucht. Stimmen auch diese Signale überein wird bei 9 als Fahrzeuggeschwin­ digkeit der Maximalwert der Meßwerte des linken Vorderrades VL, des rechten Vorderrades VR, des linken Hinterrades HL sowie des rechten Hinterrades HR angezeigt.

Wird beim Vergleich der Meßergebnisse des linken und rechten Hinterrades HL bzw. HR ein Fehler detektiert, wird im Schritt 10 die Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Maximalwert der Werte der Räder vorn links VL, oder vorn rechts VR bestimmt.

Wird aber im Schritt 7 beim Vergleich der Meßwerte des linken und des rechten Vorderrades VL bzw. VR eine Abweichung festgestellt, werden in 11 die Meßergebnisse des rechten und des linken Hinterrades HR bzw. HL verglichen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt sich dann bei 12 aus dem größeren der gemessenen Werte HL bzw. HR.

Führen sowohl der Diagonalvergleich als auch der Achsenvergleich zu einer Fehleranzeige, werden in einem letzten Abschnitt die Signale, welche die Räder einer Fahrzeugseite liefern, verglichen.

Im Schritt 13 werden die Meßwerte des linken Vorderrades sowie des linken Hinterrades VL und HL untersucht. Stimmen beide Werte im entsprechenden Toleranzbereich überein, wird als Fahrzeuggeschwindigkeit in Schritt 4 der Wert des linken Vorderrades VL ausgegeben.

Wird im Schritt 13 ein Fehler festgestellt, wird bei 14 das Signal des rechten Vorderrades VR mit dem des rechten Hinterrades HR verglichen. Bei Überein­ stimmung wird die Fahrzeuggeschwindigkeit im Schritt 6 aus dem Meßsignal des rechten Vorderrades VR bestimmt.

Sollte im Schritt 14 ein Fehler detektiert werden, wird bei 15 gefragt, ob entwe­ der das rechte oder das linke Vorderrad VR bzw. VL fehlerhaft sind. Ist dies der Fall, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit im Schritt 9 bestimmt.

Sind diese beiden Signale in Ordnung, wird im Schritt 16 die Fahrzeugge­ schwindigkeit aus dem Mittelwert der Meßergebnisse vom linken und rechten Vorderrad VL u. VR bestimmt.

Anhand des Programmteiles, welches in Fig. 3 dargestellt ist, soll der Ver­ gleich zwischen den von zwei Rädern gelieferten Signalen erläutert werden.

Nach dem Start wird beim Schritt 17 festgestellt, ob die Raddrehzahl Rad DZ1 des ersten Rades fehlerhaft ist. Ist diese korrekt, wird im Schritt 18 die Rad­ drehzahl Rad DZ2 des zweiten Rades überprüft. Ist auch diese in Ordnung, wird im Programmschritt 19 eine Vergleichsgröße für die Raddrehzahl Rad DZ2 des zweiten Rades auf der Grundlage des RAD DZ1 berechnet.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel darf die Raddrehzahl des ersten Rades Rad DZ1 15% größer als die Raddrehzahl des zweiten Rades Rad DZ2 (= S1) und die Raddrehzahl Rad DZ2 darf 15% größer sein als die Raddrehzahl des ersten Rades Rad DZ1 (= S2).

Im Schritt 20 wird nun festgestellt, ob die Raddrehzahl des zweiten Rades Rad DZ2 um mehr als 15% größer ist als die Raddrehzahl Rad DZ1. Ist dies nicht der Fall, wird bei 21 geprüft, ob die Raddrehzahl des ersten Rades Rad DZ1 um mehr als 15% größer als die Raddrehzahl des zweiten Rades Rad DZ2 ist. Ist dies nicht der Fall, wird auf Gleichheit der beiden Meßsignale erkannt.

Werden bei den Programmschritten 17 bis 21 die gestellten Fragen bejaht, wird ein Fehler diagnostiziert.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung der Geschwindigkeit bei Kraftfahrzeugen nutzt die von Gebern gelieferte Information über die Drehzahl jeden Rades. Mit Hilfe des Mikrorechners wird aus diesen Eingangsgrößen ein plausibler Geschwindigkeitswert bestimmt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges, bei welchem ein der Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades entsprechendes Signal verwendet wird, wobei sowohl das Signal eines angetriebenen als auch eines freilaufenden Rades des Fahrzeuges gemessen wird, beide Signale miteinander verglichen werden und in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das der Radgeschwindigkeit entsprechende Signal des an einer ersten Achse angeordneten, freilaufenden Rades mit dem Signal des an einer zweiten Achse angeordneten, angetriebenen Rades verglichen wird, wobei das freilaufende und das angetriebene Rad diagonal angeordnet sind, und bei annähernder Gleichheit der beiden Signale die Geschwindigkeit des Fahrzeuges der am freilaufenden Rad gemessenen Geschwindigkeit entspricht, anderenfalls ein Fehler erkannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennen eines Fehlers die der Radgeschwindigkeit entsprechenden Signale der an der ersten Achse angeordneten freilaufenden Räder gemessen werden, bei annähernder Übereinstimmung der detektierten Geschwindigkeitssignale, die Geschwindigkeitssignale der an der zweiten Achse angeordneten, angetriebenen Räder verglichen werden und die Geschwindigkeit des Fahr­ zeuges aus dem Maximalwert der gemessenen Geschwindigkeitssignale bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennen eines Fehlers die Geschwindigkeitssignale des freilaufenden und des angetriebenen Rades, welche auf verschiedenen Achsen aber hinter­ einander angeordnet sind, miteinander verglichen werden und bei an­ nähernder Gleichheit der beiden Geschwindigkeitssignale die Geschwindig­ keit des Fahrzeuges der am freilaufenden Rad gemessenen Geschwin­ digkeit entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nichtübereinstimmung der gemessenen Geschwindigkeitssignale eines Radpaares, die Geschwindigkeitssignale eines jeweils anderen Rad­ paares ausgewertet werden.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß jedem Rad des Kraftfahrzeuges ein Sensor (S1 bis S4) zugeordnet ist, welcher das jeweilige der Geschwindigkeit des Rades entsprechende Signal detektiert und die Sensoren (S1 bis S4) mit einem Steuergerät (ST) verbunden sind, welches die gemessenen Signale über ein serielles Bussystem (B) an ein Kombinationsinstrument (K) im Kraftfahrzeug leitet, das den Vergleich der Geschwindigkeitssignale der Räder durchführt und in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Geschwin­ digkeit des Fahrzeugs ermittelt und Fehler erkennt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der serielle Datenbus (B) ein CAN-BUS ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensoren (S1 bis S4) an sich im Fahrzeug vorhandene ABS-Sensoren verwendet werden.