DE3924691C2 - Verfahren zur kompensation von fehlern eines beschleunigungsgebers - Google Patents
Verfahren zur kompensation von fehlern eines beschleunigungsgebersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von
Fehlern eines Beschleunigungssensors gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1, 2 oder 3.
Es ist bereits ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt
(DE 37 05 983 A1), wonach ein Längsbeschleunigungssensor
auf seine Funktion überprüft und geeignet kalibriert wird,
wenn das Fahrzeug ohne Radschlupf fährt und sich somit aus
den Raddrehzahlen eine Fahrzeuglängsbeschleunigung ablei
ten läßt.
Bei diesem gattungsgemäßen Verfahren ergibt sich als
Nachteil, daß eine Kalibrierung und ggf. eine Erkennung
einer Funktionsstörung eines Beschleunigungssensors nur
möglich ist, wenn die Richtung der durch den Beschleuni
gungssensor gemessenen Beschleunigung mit der Richtung der
Fahrzeuglängsbeschleunigung zusammen fällt. Somit ist
keine Funktionsüberprüfung eines Querbeschleunigungssen
sors möglich.
Des weiteren ist es aus der DE 37 02 824 A1 bekannt, den
Einfluß der Erdbeschleunigung g durch Auftreten von Wank
winkeln des Fahrzeuges bei der Bestimmung der Querbe
schleunigung zu eliminieren, indem zwei Beschleunigungs
sensoren in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet
und deren Signale ausgewertet werden.
Ebenso ist es aus der US-PS 30 94 877 bekannt, die Pro
jektion der Beschleunigung in Längsrichtung eines Flug
zeuges auf die horizontale Ebene zu bestimmen, indem mittels
eines zweiten Sensors die Beschleunigung in vertikaler
Richtung des Flugzeuges bestimmt wird. Durch eine
geeignete Linearkombination dieser beiden Beschleuni
gungsvektoren kann die Projektion der Beschleunigung in
Längsrichtung des Flugzeuges bestimmt werden.
Bei diesen beiden Verfahren ergibt sich als Nachteil, daß
zur Elimination des Einflusses der Erdbeschleunigung auf
die zu bestimmende Beschleunigung zwei Beschleunigungs
sensoren verwendet werden müssen. Außerdem müssen die Be
schleunigungssensoren in definierten Winkeln zueinander
angeordnet sein, d. h., daß Ungenauigkeiten bzgl. dieser
Winkel bei diesem Verfahren nicht erkannt werden können.
Ebenso bekannt ist es (DE 36 27 241 A1), die Funktionsfä
higkeit eines Beschleunigungssensors zu überprüfen, indem
ein Testsignal an den Beschleunigungssensor angelegt und
das sich daraufhin einstellende Ausgangssignal mit einem
Sollverlauf für dieses Ausgangssignal verglichen wird.
Bei diesem Verfahren wirkt sich nachteilig aus, daß durch
ein Testsignal nur die elektrische Übertragung des
Beschleunigungssensors überprüft werden kann. Tritt bei
spielsweise bei einem seismischen Beschleunigungssensor der
Fehler auf, daß die zu beschleunigende Masse hängt, kann
dieser Fehler durch Anlegen eines Testsignales nicht er
kannt werden. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist
es allenfalls vorstellbar, eine definierte Kraft auf die
Masse einwirken zu lassen, um somit eine Funktionsüber
prüfung des Beschleunigungssensors durchführen zu können,
indem das sich einstellende Ausgangssignal des Beschleu
nigunssensors verglichen wird mit dem Sollwert des Aus
gangssignals des Beschleunigungssensors, der sich bei ei
ner Beschleunigung entsprechend der definierten Kraft
einstellen sollte. Ein solches Verfahren weist allerdings
den Nachteil auf, daß eine Funktionsüberprüfung relativ
aufwendig wäre.
Es ist weiters grundsätzlich bekannt (z. B.
DE 25 26 231 A1), zur Elimination stochastischer Fehler
das Verfahren der Mittelwertbildung anzuwenden.
Der erfindungsgemäße Gegenstand ist dabei in den Ansprüchen
beschrieben.
Vorteilhaft ergibt sich bei dem Gegenstand nach An
spruch 1, daß sich beim Einbau oder bei einer längeren
Betriebszeit ergebende Differenzen zwischen der Richtung
der zu messenden Beschleunigung in der Richtung Rdef und
der Richtung der Beschleunigung, die von dem Sensor
sensiert wird, erkannt und ausgeglichen werden können.
In vorteilhafter Weise kann bei dem Gegenstand nach An
spruch 2 eine Funktionsstörung eines defekten Beschleuni
gungssensors erkannt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform nach dem
Gegenstand des Anspruches 3 werden sowohl sich beim Einbau
oder bei einer längeren Betriebszeit ergebende Differenzen
zwischen der Richtung der zu messenden Beschleunigung in
der Richtung Rdef und der Richtung der Beschleunigung, die
von dem Sensor sensiert wird, erkannt und ausgeglichen als
auch eine Funktionsstörung eines defekten Beschleuni
gungssensors erkannt.
Weitere Vorteile der Erfindung gegenüber dem bekannten
Stand der Technik bestehen darin, daß zur Kompensation von
Richtungsfehlern des Beschleunigungssensors kein weiterer
Beschleunigungssensor benötigt wird.
Die Erkennung einer Funktionsstörung des Beschleunigungs
sensors ist in besonders vorteilhafter Weise möglich bei
einem Fahrzeug mit einem AntiBlockierSystem (ABS) und/oder
einer AntriebsSchlupfRegelung (ASR). Bei diesen Systemen
wird aus den Raddrehzahlen ein Wert für die Fahrzeugbe
schleunigung ermittelt. Dieser Wert kann dann in vorteil
hafter Weise für die Funktionsüberprüfung des Beschleuni
gungssensors verwendet werden. Werden dabei Abweichungen
der ermittelten Fahrzeuglängsbeschleunigungen zwischen dem
Wert des Beschleunigungssensors und dem aus den Raddreh
zahlen ermittelten Wert festgestellt, kann wegen der auf
grund der Sicherheitsrelevanz gegebenen Redundanz der Signale
des ABS bzw. der ASR mit großer Wahrscheinlichkeit
auf eine Funktionsstörung des Beschleunigungssensors ge
schlossen werden.
Um bei einem Fahrzeug eine Beschleunigung in einer Rich
tung zu bestimmen, wird ein Beschleunigungssensor so an
gebracht, daß er die Beschleunigung adef in der defi
nierten Richtung Rdef mißt. Liegt diese Richtung Rdef der
zu messenden Beschleunigung adef in der horizontalen
Ebene, so kann das Ausgangssignal AB des Beschleunigungs
sensors von dem zu erwartenden Ausgangssignal AB aufgrund
der zu messenden Beschleunigung adef abweichen, wenn die
Richtung Rdef der von dem Beschleunigungssensor gemessenen
Beschleunigung adef um einen Winkel β gegen die horizon
tale Ebene geneigt ist. Die Abweichung des
Ausgangssignales AB von dem erwarteten Ausgangssignal AB
beruht auf der Erdbeschleunigung g in vertikaler Richtung,
die zu dem Ausgangssignal AB einen Beitrag der Beschleu
nigung Bver von (g*sin β) liefert. Dieser Beitrag Bver in
dem Ausgangssignal AB ist immer vorhanden, d.h., daß bei
einer unbeschleunigten Fahrt des Fahrzeuges dieser Bei
trag Bver das gesamte Ausgangssignal AB ausmacht, während
bei einer beschleunigten Fahrt des Fahrzeuges ein Teil des
Ausgangssignales AB auf der beschleunigten Fahrt des
Fahrzeuges beruht, während ein anderer Teil des Ausgangs
signales AB auf dem Beitrag Bver beruht.
Dieser Winkel β kann einerseits darauf beruhen, daß der
Beschleunigungssensor in seiner Lage ungenau eingebaut
ist, andererseits kann der Beschleunigungssensor während
des Betriebs seine Lage verändern. Außerdem kann der Win
kel β # 0 auftreten, wenn sich das Fahrzeug auf einer
Strecke mit einer Steigung bzw. mit einer seitlichen Nei
gung befindet.
Grundsätzlich ist bei einem einzelnen Ausgangssignal AB
des Beschleunigssensors bei einem unbeschleunigten Fahr
zustand des Fahrzeuges keine Unterscheidung möglich, ob
ein Winkel β # 0 darauf beruht, daß der Beschleunigungs
sensor gegen die horizontale Ebene des Fahrzeuges geneigt
ist oder daß das Fahrzeug (und damit auch der Beschleuni
gungssensor) eine Neigung gegen die horizontale Ebene
aufweist. Deshalb werden die Ausgangssignale AB des Be
schleunigungssensors bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Kompensation von Fehlern eines Beschleunigungssensors
bei einem unbeschleunigten Fahrzustand einem gleitenden
Mittelwertverfahren unterzogen, um kurzfristige Schwan
kungen des Ausgangssignales AB des Beschleunigungssensors
bei unbeschleunigtem Fahrzustand (beruhend auf einer
Steigung bzw. seitlichen Fahrbahnneigung) zu filtern und
den Anteil des Ausgangssignales AB des Beschleunigungs
sensors zu erhalten, der auf einer Neigung des Beschleu
nigungssensors gegen die horizontale Ebene des Fahrzeuges
beruht. Die Subtraktion des Ergebnisses ERG des gleitenden
Mittelwertverfahrens von der momentan gemessenen Be
schleunigung adef des Beschleunigungssensors ergibt dann
die momentane Beschleunigung in der definierten Richtung
Rdef bezogen auf die horizontale Ebene des Fahrzeuges.
Um möglicherweise auftretende Schwankungen in dem Ergebnis
ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens zu vermeiden, ist
es möglich, Ausgangssignale AB des Beschleunigungssensors,
nicht in das gleitende Mittelwertverfahren einzubeziehen,
auch wenn ein unbeschleunigter Fahrzustand vorliegt, wenn
die Ausgangssignale AB eine Differenz größer als ein vor
gegebener Schwellwert SW zu dem Ergebnis ERG des gleiten
den Mittelwertverfahrens aufweisen. Mit zunehmender Stei
gung vergrößert sich die von dem Beschleunigungssensor
gemessene Beschleunigung adef bei einem unbeschleunigten
Fahrzustand. Bei Verwendung eines Schwellwertes SW bzgl.
der Berücksichtigung der Ausgangssignale des
Beschleunigungssensors bei der Durchführung des gleitenden
Mittelwertverfahrens bleiben somit Steigungen oder seit
liche Neigungen der Fahrbahn oberhalb einer sich aus die
sem Schwellwert SW ergebenden Schwelle S unberücksichtigt.
Dieser Schwellwert SW wird zweckmäßigerweise in einer
solchen Größenordnung gewählt, daß oberhalb einer Steigung
bzw. seitlichen Fahrbahnneigung von ca. 10 bis 20 der
Schwellwert SW überschritten wird. Es ist auch möglich,
das erfindungsgemäße Verfahren für einen bestimmten Zeit
raum zu unterbinden, wenn das Fahrzeug auf einer Strecke
mit einer Steigung oberhalb des Schwellwertes SW fährt.
Die Steigung der von dem Fahrzeug befahrenen Strecke kann
in an sich bekannter Weise aus dem Motormoment des Fahr
zeuges und dem Übersetzungsverhältnis der Motordrehzahl
zur Raddrehzahl gewonnen werden.
Da eine Steigung bzw. seitliche Neigung der Fahrbahn das
Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors beeinflußt,
ist es vorteilhaft, diese Faktoren zu berücksichtigen,
wenn sie nur geringe momentane Schwankungen aufweisen.
Beispielsweise beim Befahren einer Paßstraße fährt das
Fahrzeug eine längere Strecke bergauf bzw. bergab. Erfolgt
die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter
Benutzung eines Schwellwertes SW bzgl. der Berücksichti
gung von Ausgangssignalen AB des Beschleunigungssensors,
kommt es somit zu keiner Aktualisierung des Wertes des
gleitenden Mittelwertverfahrens bei der Fahrt bergauf bzw.
bergab, solange die Fahrbahnneigung oberhalb der Schwelle
S ist, die zu einem Ausgangssignal AB des
Beschleunigungsgebers führt, das eine Differenz oberhalb
des Schwellwertes von dem momentan gültigen Ergebnis ERG
des gleitenden Mittelwertverfahrens aufweist. Eine Be
rücksichtigung einer Steigung bzw. seitlichen Neigung der
Fahrbahn kann erfolgen, indem bei einem unbeschleunigten
Fahrzustand auch Ausgangssignale AB des Beschleunigungs
sensors bei dem gleitenden Mittelwertverfahren berück
sichtigt werden, deren Differenz zum Ergebnis ERG des
gleitenden Mittelwertverfahrens oberhalb des Schwellwertes
SW liegt. Um zu vermeiden, daß Ausgangssignale AB des Be
schleunigungssensors, deren Differenz zum Ergebnis ERG des
gleitenden Mittelwertverfahrens oberhalb des Schwellwertes
SW liegt und die nur auf kurzzeitigen Schwankungen beru
hen, werden Ausgangssignale AB des Beschleunigungssensors,
deren Differenz zum Ergebnis ERG des gleitenden Mittel
wertverfahrens oberhalb des Schwellwertes SW liegt, erst
dann berücksichtigt, wenn diese Ausgangssignale AB in ei
ner bestimmten Häufigkeit Zmax ununterbrochen auftreten.
Wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
aufgrund der Häufigkeit Z der auftretenden Ausgangssignale
AB des Beschleunigungssensors, deren Differenz zum Ergeb
nis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens oberhalb des
Schwellwertes SW liegt, festgestellt, daß sich das Fahr
zeug auf einer Strecke mit einer nahezu konstanten Stei
gung bzw. Neigung befindet, kann eine schnellere Anpassung
des Ergebnisses des gleitenden Mittelwertverfahrens er
reicht werden, wenn die Ausgangssignale AB des Beschleu
nigungssensors mit zunehmender Gewichtung in das gleitende
Mittelwertverfahren einbezogen werden. Die Zunahme der
Gewichtung der Ausgangssignale AB des Beschleunigungssen
sors bei der Durchführung des gleitenden Mittelwertver
fahrens kann dabei linear oder progressiv erfolgen.
Der Zustand der unbeschleunigten Fahrt des Fahrzeuges läßt
sich in besonders vorteilhafter Weise ableiten, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit vF gleich null ist und das Aus
gangssignal des Beschleunigungssensors keine zeitliche
Änderung aufweist.
Ist an dem Fahrzeug eine weitere Einrichtung zur Ermitte
lung der Beschleunigung adif2 in einer Richtung Rdif2
vorhanden, so ist eine Funktionsüberprüfung des Beschleu
nigungssensors möglich, wenn die Projektion der von dem
Beschleunigungssensor gemessenen Beschleunigung adef in
der definierten Richtung Rdef auf die Richtung Rdif2 un
gleich null ist und wenn die von dem Beschleunigungssensor
gemessene Beschleunigung adef in der Richtung Rdef keine
Beschleunigung in einer Richtung ungleich Rdif2 aufweist.
In besonders vorteilhafter Weise läßt sich somit die
Funktion eines Querbeschleunigungssensors überprüfen, wenn
an dem Fahrzeug ein AntiBlockierSystem (ABS) und/oder eine
AntriebsSchlupfRegelung (ASR) vorhanden sind. Von dem ABS
bzw. der ASR wird die Fahrzeugbeschleunigung a1 in Fahr
zeuglängsrichtung ermittelt, die der Richtung Rdif2 ent
spricht. Wird der Querbeschleunigungssensor nun um einen
bestimmten Winkel µ aus der Richtung quer zur Fahrzeug
längsachse in Richtung zur Fahrzeuglängsachse gedreht,
wird das Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors, das
die Beschleunigung adef in der definierten Richtung Rdef
repräsentiert, bestimmt durch die Fahrzeuglängsbeschleu
nigung al, die der Beschleunigung in der Richtung Rdif2
entspricht, und die Fahrzeugquerbeschleunigung aq, die der
Beschleunigung in der Richtung Rdif3 entspricht, nach der
Formel:
adef = al * sin (µ) + aq * cos (µ)
Dabei ergibt sich die Fahrzeugquerbeschleunigung aq aus
der Fahrzeuggeschwindigkeit vF und dem Krümmungsradius R
der Kurve zu:
Wird aufgrund der allgemeinen Fahrsituation geschlossen,
daß keine Fahrzeugquerbeschleunigung aq vorliegt, d.h. daß
das Fahrzeug nicht durch eine Kurve fährt, wird das die
Beschleunigung adef repräsentierende Ausgangssignal des
Beschleunigungssensors allein durch die Fahrzeuglängsbe
schleunigung al bedingt. Das bedeutet, daß die von dem ABS
bzw. von der ASR ermittelte Fahrzeuglängsbeschleunigung al
gleich der von dem Beschleunigungssensor gemessenen Be
schleunigung adef dividiert durch den Faktor sin(µ) sein
muß. Die Fahrzeugquerbeschleunigung aq ergibt sich dann
durch Umstellen der obigen Gleichung zu:
Eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der
Funktionsüberprüfung des Beschleunigungssensors erfolgt
bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges. Die Geradeausfahrt kann
erkannt werden aus dem Lenkwinkel der gelenkten Räder des
Fahrzeuges bzw. aus dem Lenkradwinkel des Fahrzeuges. Eine
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt
dann, wenn diese Winkel gleich null sind.
Alternativ dazu kann eine Kurvenfahrt des Fahrzeuges er
kannt werden durch einen Vergleich der zeitlichen Ablei
tungen der ermittelten Fahrzeuglängsbeschleunigung al und
der gemessenen Beschleunigung adef. Fährt das Fahrzeug
durch eine Kurve, ändert sich bei gleichbleibendem Krüm
mungsradius R der Kurve die Fahrzeugquerbeschleunigung aq
aufgrund der sich ändernden Fahrzeuggeschwindigkeit vF.
Die zeitliche Änderung A3 der Fahrzeugquerbeschleunigung
aq hängt somit ab von der Fahrzeuggeschwindigkeit vF und
dem Krümmungsradius R der Kurve nach der Beziehung:
wobei R′ die zeitliche Ableitung des Krümmungsradius R der
Kurve bedeutet. Die zeitliche Änderung der
Fahrzeuglängsbeschleunigung al ist bei einer Geradeaus
fahrt direkt proportional der zeitlichen Änderung der ge
messenen Beschleunigung adef. Die Proportionalitätskon
stante ist dabei durch die Geometrie der Anordnung des
Beschleunigungssensors zu sin(µ) vorgegeben. Bei einer
Kurvenfahrt tritt mit einer zeitlichen Änderung der Fahr
zeuglängsbeschleunigung al eine zeitliche Änderung der
Querbeschleunigung aq auf, die i.a. nicht proportional zur
Fahrzeuglängsbeschleunigung al ist. Diese Proportionalität
ist nur gegeben, wenn die zeitliche Änderung R′ des Krüm
mungsradius R der Kurve verschwindet. In diesem Fall hängt
der Proportionalitätsfaktor allerdings noch von der Fahr
zeuggeschwindigkeit vF und vom Krümmungsradius R der Kurve
ab.
Somit ergibt sich eine Möglichkeit zum Erkennen einer
Kurvenfahrt, indem der sich aus der Geometrie ergebende
Quotient Qger aus der zeitlichen Änderung A1 und der
zeitlichen Änderung A2 bei Geradeausfahrt ermittelt und
gespeichert wird. Dieser Quotient Qger wird mit dem je
weils aus den aktuellen Betriebsbedingungen ermittelten
Quotienten Qakt verglichen, wenn wenigstens eine der
zeitlichen Änderungen der Fahrzeuglängsbeschleunigung al
und/oder der gemessenen Beschleunigung adef in der defi
nierten Richtung Rdef nicht verschwindet. Aus einer Ab
weichung des Quotienten Qger von dem Quotienten Qakt wird
auf eine Kurvenfahrt geschlossen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
schematisch dargestellt und wird im folgenden näher be
schrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Einen Ablaufplan eines Teiles des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kompensation
von Fehlern eines Beschleunigungsgebers,
Fig. 2 ein Beispiel für den Einsatz des
erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Kraft
fahrzeug,
Fig. 3 eine Anordnung zur Bestimmung der Beschleunigung
eines Kraftfahrzeuges mit gleichzeitiger Funk
tionsüberprüfung eines Beschleunigungssensors,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Einrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah
rens und
Fig. 5 einen Ablaufplan eines anderen Teiles des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Funktionsüber
prüfung eines Beschleunigungssensors.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird zunächst anhand der all
gemeinen Fahrbedingungen geprüft, ob für die Beschleuni
gung adef in der definierten Richtung Rdef der Wert Null
erwartet wird (Funktionsblock 1). Diese definierte Rich
tung Rdef liegt dabei in der horizontalen Ebene des
Fahrzeuges. Diesen allgemeinen Fahrbedingungen entspricht,
daß die Beschleunigung al in Fahrzeuglängsrichtung und die
Beschleunigung aq in Fahrzeugquerrichtung gleich null ist
(Funktionsblock 1a). Alternativ lassen sich diese Fahrbe
dingungen daraus ermitteln, daß die Fahrzeuggeschwindig
keit vF gleich null ist (Funktionsblock 1b).
Anschließend kann eine Überprüfung erfolgen, ob das Aus
gangssignal AB des Beschleunigungssensors einen vorgege
benen Schwellwert SW überschreitet (Funktionsblock 2).
Dadurch werden kurzzeitige Störungen aufgrund einer nur
kurz andauernden Steigung bzw. Neigung der Fahrbahn nicht
berücksichtigt. Diese Prüfung kann zumindest teilweise
analog durchgeführt werden, indem - beispielsweise aus dem
Motormoment und dem Übersetzungsverhältnis Motordreh
zahl/Raddrehzahl - die Steigung der Strecke, auf der sich
das Fahrzeug befindet, daraufhin überprüft wird, ob sie
eine vorgegebene Schwelle S überschreitet.
Aus einer bestimmten Häufigkeit Zmax von ununterbrochen
auftretenden Ausgangssignalen AB, deren Differenz von dem
momentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwert
verfahrens oberhalb des Schwellwertes SW liegt, läßt sich
ableiten, daß sich das Fahrzeug auf einer Strecke mit ei
ner zumindest nahezu konstanten Steigung bzw. seitlichen
Neigung befindet. Soll eine nahezu konstante Steigung bzw.
seitliche Neigung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur
Kompensation von Fehlern eines Beschleunigungsgebers be
rücksichtigt werden, erfolgt ab einer bestimmten
Häufigkeit Zmax der auftretenden Ausgangssignale AB des
Beschleunigungssensors oberhalb des Schwellwertes SW eine
Berücksichtigung dieser Ausgangssignale AB bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren. Die Häufigkeit Z wird fest
gestellt, indem bei jedem Auftreten eines Ausgangssignales
AB, dessen Differenz von dem momentan gültigen Ergebnis
ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens oberhalb des
Schwellwertes SW liegt, ein Zähler Z inkrementiert wird.
Überschreitet dieser Zähler Z einen vorgegebenen Maximal
wert Zmax, werden die folgenden Ausgangssignale AB - in
vorteilhafter Weise mit zunehmender Gewichtung - bei der
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksich
tigt.
Liegt das Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors
unterhalb des vorgegebenen Schwellwertes SW, wird der
Zähler Z der Häufigkeit der ununterbrochen hintereinander
auftretenden Ausgangssignale AB des Beschleunigungssen
sors, deren Differenz zu dem momentan gültigen Ergebnis
des gleitenden Mittelwertverfahrens oberhalb des Schwell
wertes SW liegt, normiert.
Anschließend wird in an sich bekannter Weise das gleitende
Mittelwertverfahren durchgeführt, indem die entsprechende
Anzahl von Werten aufsummiert, durch die Anzahl der auf
summierten Werte dividiert und anschließend der älteste
Wert des zu berücksichtigenden Ausgangssignales AB des
Beschleunigungssensors aus dem Speicher gelöscht wird.
Ein die Beschleunigung adef in der definierten Richtung
Rdef repräsentierendes Signal SB wird dann aus dem Aus
gangssignal AB des Beschleunigungssensors gewonnen, indem
das Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens von
dem Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors abgezogen
wird.
In Fig. 2 ist der Einfluß der Erdbeschleunigung g auf das
Ausgangssignal AB eines Beschleunigungssensors zur Messung
der Beschleunigung adef in der horizontalen Ebene eines
Fahrzeuges dargestellt. Dieser Einfluß kann mit dem in
Fig. 1 dargestellten Verfahren kompensiert werden.
Mit dem in Fig. 3 dargestellten Verfahrensablauf kann eine
Funktionsüberprüfung eines Beschleunigungssensors durch
geführt werden. Dazu wird der Beschleunigungssensor so
angebracht, daß ein Teil seines Ausgangssignales AB, das
die Beschleunigung adef in der Richtung Rdef repräsen
tiert, auf einer von einer anderen Einrichtung ermittelten
Beschleunigung adif2 beruht. Daraus läßt sich durch vek
torielle Addition in an sich bekannter Weise eine belie
bige Beschleunigung in der von den beiden Beschleunigungen
adif2 und adef aufgespannten Ebene berechnen.
In Fig. 4 ist eine solche Anordnung dargestellt, bei der
der Beschleunigungssensor so angebracht ist, daß ein Teil
seines Ausgangssignales auf der Beschleunigung al (ent
spricht adif2) in Fahrzeuglängsrichtung beruht. Diese Be
schleunigung al (entspricht adif2) in
Fahrzeuglängsrichtung wird durch eine gesonderte Einrich
tung zur Bestimmung der Fahrzeuglängsbeschleunigung al
(entspricht adif2) ermittelt. Sind an einem Fahrzeug
Drehzahlsensoren vorhanden, kann diese Beschleunigung al
(entspricht adif2) in Fahrzeuglängsrichtung in besonders
vorteilhafter Weise aus diesen Drehzahlsignalen abgeleitet
werden. In der in Fig. 4 dargestellten Anordnung wird aus
den Beschleunigungen al (entspricht adif2) und adef die
Fahrzeugquerbeschleunigung aq (entspricht adif3) berech
net.
Entsprechend dem Verfahrensablauf der Fig. 3 wird zunächst
die Beschleunigung adif3 berechnet. Im Anschluß wird eine
Funktionsüberprüfung des Beschleunigungssensors durchge
führt. Wird aus der allgemeinen Fahrsituation geschlossen,
daß die Beschleunigung adif3 gleich null sein muß, wird
ein Vergleich der ermittelten Beschleunigung adif2 mit dem
Ausgangssignal AB bzw. Signal SB des Beschleunigungssen
sors durchgeführt, wobei das Ausgangssignal AB bzw. das
Signal SB unter der Bedingung "adif3 gleich null" der er
mittelten Beschleunigung adif2 entsprechen muß. Bei einer
Abweichung wird auf eine Funktionsstörung des Beschleuni
gungssensors geschlossen.
Wird aus der allgemeinen Fahrsituation geschlossen, daß
die Beschleunigung adif3 ungleich null sein muß, wird der
berechnete Wert der Beschleunigung adif3 überprüft. Hat
dieser berechnete Wert der Beschleunigung adif3 dann den
Wert null, wird auf eine Funktionsstörung des Beschleuni
gungssensors geschlossen.
Soll diese Beschleunigung adif3 der Fahrzeugquerbeschleu
nigung aq entsprechen, können die allgemeinen Fahrsitua
tionen, aus denen auf die Bedingung "aq gleich null" ge
schlossen wird, der Bedingung "Lenkwinkel gleich null"
entsprechen.
In Fig. 5 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, der eine Kombi
nation von mehreren der Signale zugeführt werden, die
folgende Größen repräsentieren:
Signal 1: Drehzahl linkes Vorderrad
Signal 2: Drehzahl rechtes Vorderrad
Signal 3: Lenkwinkel
Signal 4: Fahrzeuggeschwindigkeit
Signal 5: Beschleunigung adif2
Signal 6: Beschleunigung adef.
Signal 2: Drehzahl rechtes Vorderrad
Signal 3: Lenkwinkel
Signal 4: Fahrzeuggeschwindigkeit
Signal 5: Beschleunigung adif2
Signal 6: Beschleunigung adef.
In der Vorrichtung wird daraus ein die Beschleunigung
adif3 repräsentierendes Signal 7 generiert.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kompensation von Fehlern
eines Beschleunigungssensors in einem Fahrzeug angegeben.
In diesem Ausführungsbeispiel soll die Fahrzeugquerbe
schleunigung aq berechnet werden. Zunächst wird die Kom
pensation des Einflusses der Erdbeschleunigung g bei der
Berechnung der Fahrzeugquerbeschleunigung aq durchgeführt.
Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit vF gleich null, wird dar
aus abgeleitet, daß die Beschleunigung adef in der defi
nierten Richtung Rdef gleich null sein muß. In diesem Fall
wird das Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors
darauf hin untersucht, ob die Differenz zwischen dem Aus
gangssignal AB und dem Ergebnis ERG des gleitenden Mit
telwertverfahrens einen vorgegebenen Schwellwert SW über
steigt. Übersteigt diese Differenz den Schwellwert SW,
wird das Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors bei
dem gleitenden Mittelwertverfahren nicht berücksichtigt,
es sei denn, daß eine bestimmte Häufigkeit Zmax vorherge
hender Ausgangssignale AB in ununterbrochener Folge eine
Differenz zu dem Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwert
verfahrens oberhalb des Schwellwertes überschritten hat.
Um dann zu einer schnellen Kompensation dieser offen
sichtlich systematischen Störung des Ausgangssignales AB
zu kommen, werden ab diesem Ausgangssignal AB alle fol
genden Ausgangssignale, die eine Differenz zu dem momentan
gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens
oberhalb des Schwellwertes SW aufweisen, mit einer grö
ßeren Gewichtung bei dem gleitenden Mittelwertverfahren
berücksichtigt, wobei diese Gewichtung progressiv zunehmen
kann, aber in jedem Fall einen oberen Grenzwert aufweisen
muß. Danach wird in an sich bekannter Weise das gleitende
Mittelwertverfahren durchgeführt, indem der Mittelwert der
letzten Ausgangssignale unter der Bedingung "adef gleich
null" als Ergebnis des gleitenden Mittelwertverfahrens
berechnet wird. In der Folge wird dieses Ergebnis ERG des
gleitenden Mittelwertverfahrens von dem Ausgangssignal AB
des Beschleunigungssensors subtrahiert, um zu dem Signal
SB des Beschleunigungssensors zu gelangen, das die Be
schleunigung in der auf die horizontalen Ebene des Fahr
zeuges bezogenen Richtung Rdef repräsentiert.
Aus diesem Signal SB des Beschleunigungssensors wird mit
der ermittelten Fahrzeuglängsbeschleunigung al und der
Geometrie der Anordnung des Beschleunigungssensors die
Fahrzeugquerbeschleunigung aq berechnet. Anschließend wird
gemäß Fig. 3 eine Funktionsüberprüfung des Beschleuni
gungssensors durchgeführt. Wird - beispielsweise aus dem
Lenkwinkel - abgeleitet, daß das Fahrzeug aufgrund der
allgemeinen Fahrsituation keine Fahrzeugquerbeschleunigung
aq aufweisen darf, wird das Signal des Beschleunigungs
sensors mit der ermittelten Beschleunigung al in Fahr
zeuglängsrichtung verglichen. Ergibt sich dabei eine Ab
weichung, so wird auf eine Funktionsstörung des Beschleu
nigungssensors geschlossen. Wird hingegen erkannt, daß das
Fahrzeug eine Querbeschleunigung aq aufweisen muß und das
Signal SB des Beschleunigungssensors ist gleich null, wird
ebenfalls eine Funktionsstörung des Beschleunigungssensors
erkannt.
Claims (23)
1. Verfahren zur Kompensation von Fehlern eines Beschleu
nigungssensors in einem Fahrzeug zur Messung einer Be
schleunigung in einer definierten Richtung Rdef,
- - wobei ein Teil des Ausgangssignales AB des Beschleuni
gungssensors beruhend auf einer Beschleunigung adif1 in
einer Richtung Rdif1, die von der definierten Richtung
Rdef der zu messenden Beschleunigung adef abweicht, er
kannt wird,
dadurch gekennzeichnet, - - daß das Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors einem gleitenden Mittelwertverfahren unterzogen wird, wenn aus allgemeinen Fahrbedingungen des Fahrzeuges ge schlossen wird, daß die Beschleunigung adef in der de finierten Richtung Rdef momentan gleich null sein muß und
- - daß ein Signal SB des Beschleunigungssensors aus dem Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors generiert wird, indem das Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens von dem Ausgangssignal AB des Be schleunigungssensors abgezogen wird, um zu dem die Beschleunigung adef in der definierten Richtung Rdef repräsentierenden Signal SB des Beschleunigungssensors zu gelangen.
2. Verfahren zur Kompensation von Fehlern eines Beschleu
nigungssensors in einem Fahrzeug zur Messung einer Be
schleunigung in einer definierten Richtung Rdef,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Funktionsüberprüfung des Beschleunigungssensors
durchgeführt wird,
- - wobei zumindest ein Teil des Ausgangssignales AB des Beschleunigungssensors auf einer Beschleunigung adif2 in einer Richtung Rdif2 beruht, die durch wenigstens eine weitere Einrichtung zur Ermittelung der Beschleunigung adif2 in dieser Richtung Rdif2 ermittelt wird und
- - wobei das Ausgangssignal AB oder ggf. das Signal SB des Beschleunigungssensors mit dem ermittelten Wert der Be schleunigung adif2 in dieser Richtung Rdif2 verglichen und aus einer Abweichung auf eine Funktionsstörung des Beschleunigungssensors geschlossen wird, wenn aus all gemeinen Fahrsituationen abgeleitet wird, daß auf den Beschleunigungssensor nur eine Beschleunigung adif2 in dieser Richtung Rdif2 einwirkt.
3. Verformung zur Kompensation von Fehlern eines Beschleu
nigungssensors in einem
Fahrzeug zur Messung einer Beschleunigung in einer defi
nierten Richtung Rdef,
gekennzeichnet
durch die Kombination der in den Ansprüchen 1 und 2 be
schriebenen Verfahrensteile.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die definierte Richtung Rdef der Beschleunigung adef
in der horizontalen Ebene des Fahrzeuges liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschleunigung adif1 in der Richtung Rdif1, die
von der zu messenden Beschleunigung adef in der defi
nierten Richtung Rdef abweicht, die durch die Erdbe
schleunigung (g) bedingte Beschleunigung in der vertikalen
Richtung ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die allgemeinen Fahrbedingungen, aus denen geschlossen
wird, daß die zu messende Beschleunigung adef in der de
finierten Richtung Rdef momentan gleich null sein muß, den
allgemeinen Fahrbedingungen entsprechen, daß das Fahrzeug
weder eine Längs- al noch eine Querbeschleunigung aq be
sitzt.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß den allgemeinen Fahrbedingungen entspricht, daß die
Fahrzeuggeschwindigkeit vF gleich null ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ausgangssignal, bei dem sich eine Differenz zwi
schen dem Ausgangssignal AB und dem Ergebnis ERG des
gleitenden Mittelwertverfahrens betragsmäßig oberhalb ei
nes vorzugebenden Schwellwertes SW ergibt, zumindest zu
nächst nicht in das gleitende Mittelwertverfahren einbe
zogen wird, auch wenn aus den allgemeinen Fahrbedingungen
geschlossen wird, daß die zu messende Beschleunigung adef
in der definierten Richtung Rdef momentan gleich null sein
muß, wobei aus diesem Schwellwert SW für die Beschleuni
gung in an sich bekannter Weise eine Schwelle S für die
Steigung und/oder seitliche Neigung abgeleitet werden
kann, die zu dieser Beschleunigung entsprechend dem
Schwellwert führt.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das gleitende Mittelwertverfahren für einen bestimmten
Zeitraum unterbrochen wird, wenn das Fahrzeug auf einer
Strecke mit einer Steigung und/oder seitlichen Neigung
fährt, die oberhalb der Schwelle S der Steigung bzw.
seitlichen Neigung liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steigung abgeleitet wird aus dem Motormoment des
Fahrzeuges und dem Übersetzungsverhältnis der Motordreh
zahl zur Raddrehzahl.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß Ausgangssignale AB des Beschleunigungssensors, die um
eine Differenz oberhalb des Schwellwertes SW von dem mo
mentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwert
verfahrens abweichen, ab einer bestimmten Häufigkeit Zmax
des Auftretens dieser Ausgangssignale AB in das gleitende
Mittelwertverfahren einbezogen werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die bestimmte Häufigkeit Zmax des Auftretens der Aus
gangssignale AB, die um die Differenz oberhalb des
Schwellwertes SW von dem momentan gültigen Ergebnis ERG
des gleitenden Mittelwertverfahrens abweichen, dadurch
bestimmt wird, daß die Häufigkeit Zmax der Ausgangssignale
AB des Beschleunigungssensors, die oberhalb des Schwell
wertes SW liegen, ca. 10% der für das gleitende Mittel
wertverfahren zu berücksichtigenden Anzahl der Ausgangs
signale AB des Beschleunigungssensors beträgt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei dem gleitenden Mittelwertverfahren die Berück
sichtigung der Ausgangssignale AB des Beschleunigungssen
sors, die um die Differenz oberhalb des Schwellwertes SW
von dem momentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden
Mittelwertverfahrens abweichen, mit zunehmender Gewichtung
erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gewichtung der Ausgangssignale AB des Beschleuni
gungssensors, die um die Differenz oberhalb des Schwell
wertes SW von dem momentan gültigen Ergebnis ERG des
gleitenden Mittelwertverfahrens abweichen, linear zunimmt.
15. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gewichtung der Ausgangssignale AB des Beschleuni
gungssensors, die um die Differenz oberhalb des Schwell
wertes SW von dem momentan gültigen Ergebnis ERG des
gleitenden Mittelwertverfahrens abweichen, progressiv zu
nimmt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3 oder 3 in
Kombination mit einem der Ansprüche 4 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus dem Ausgangssignal AB bzw. Signal SB des Be
schleunigungssensors, das die zu messende Beschleunigung
adef in der definierten Richtung Rdef repräsentiert, eine
Beschleunigung adif3 in einer von dieser definierten
Richtung Rdef abweichenden Richtung Rdif3 so ermittelt
wird, daß die vektorielle Addition der Beschleunigung
adif3 in dieser abweichenden Richtung Rdif3 und der Be
schleunigung adif2 in der Richtung Rdif2, die durch we
nigstens eine weitere Einrichtung zur Ermittelung der Be
schleunigung adif2 ermittelt wird, gerade die zu messende
Beschleunigung adef in der definierten Richtung Rdef er
gibt.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Fahrzeug bei Verwendung eines Beschleuni
gungssensors zur Bestimmung der Beschleunigung aq quer zur
Fahrzeuglängsrichtung der Beschleunigungssensor so ange
bracht wird, daß ein Teil seines Ausgangssignales AB die
Beschleunigung al in Fahrzeuglängsrichtung repräsentiert,
die durch wenigstens eine weitere Einrichtung zur Ermit
telung der Beschleunigung al ermittelt wird,
- - wobei die Richtung quer zur Fahrzeuglängsrichtung der Richtung Rdif3 entspricht und
- - wobei die Richtung in Fahrzeuglängsrichtung der Richtung Rdif2 entspricht und
- - wobei die Richtung der zu messenden Beschleunigung, die durch das Signal SB bzw. Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors repräsentiert wird, der Rich tung Rdef entspricht.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Richtung Rdef der von dem Beschleunigungssensor zu
messenden Beschleunigung um einen Winkel von im wesent
lichen 30° aus der Richtung quer zur Fahrzeuglängsrichtung
in Richtung zur Fahrzeuglängsachse gedreht ist.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Ermitteln der Beschleunigung adif2
des Fahrzeuges in der Richtung Rdif2, die der Fahrzeug
längsrichtung entspricht, derart ausgebildet ist, daß die
Beschleunigung adif2 in der Richtung Rdif2 aus den Dreh
zahlen von einem oder mehreren Fahrzeugrädern ermittelt
wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Funktionsüberprüfung des Beschleunigungssensors
durchgeführt wird, wenn den allgemeinen Fahrsituationen
entspricht, daß sich das Fahrzeug in Geradeausfahrt be
findet.
21. Verfahren nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Geradeausfahrt erkannt wird, wenn der Lenkwinkel
gleich null ist.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zeitliche Änderung A1 der durch wenigstens eine
Einrichtung ermittelten Beschleunigung adif2 in der der
Fahrzeuglängsrichtung entsprechenden Richtung Rdif2 ver
glichen wird mit der zeitlichen Änderung A2 der zu mes
senden Beschleunigung in der definierten Richtung Rdef,
wobei ein Kriterium für den Fahrzustand einer Kurvenfahrt
abgeleitet wird, wenn wenigstens eine dieser beiden zeit
lichen Änderungen A1 und/oder A2 ungleich 0 ist,
- - indem bei einer beschleunigten Geradeausfahrt der Quotient Qger aus der zeitlichen Änderung A1 und der zeit lichen Änderung A2 gebildet wurde und
- - indem dieser Quotient Qger mit dem aktuellen Quotienten Qakt aus der momentanen zeitlichen Änderung A1 und der momentanen zeitlichen Änderung A2 verglichen wird,
- - wobei auf eine Kurvenfahrt geschlossen wird, wenn der Quotient Qakt ungleich dem Quotienten Qger ist und
- - wobei auf eine Geradeausfahrt geschlossen wird, wenn der Quotient Qakt gleich dem Quotienten Qger ist.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Erkennen einer Kurvenfahrt auf eine Funktionsstö
rung des Beschleunigungssensors geschlossen wird, wenn die
berechnete Beschleunigung adif3 in der Richtung Rdif3 den
Wert 0 ergibt.
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