DE4130142A1 - Einrichtung und verfahren zur bestimmung eines korrekturwinkels fuer einen lenkwinkelsensor eines fahrzeugs - Google Patents
Einrichtung und verfahren zur bestimmung eines korrekturwinkels fuer einen lenkwinkelsensor eines fahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung
eines Korrekturwinkels-Werts zur Nullpunktskorrektur eines
Lenkwinkel-Sensors eines Fahrzeugs, wobei der Lenkwinkel-Sen
sor fortwährend Meßwerte erzeugt und an die Einrichtung
abgibt, welche Meßwerte dem Lenkwinkel zum jeweiligen
Zeitpunkt entsprechen, wobei die Einrichtung diese Meß
werte in Momentanwerte des Lenkwinkels umwandelt, und
wobei die Einrichtung eine Recheneinrichtung zur Bestim
mung des Korrekturwinkelwerts aus den Momentanwerten des
Lenkwinkels und eine Speichereinrichtung zum Speichern des
Korrekturwinkelwerts umfaßt.
Eine gattungsgemäße Einrichtung ist beispielsweise aus der
Veröffentlichung "1987 Thunderbird Turbo Coupe Programmed
Ride Control (PRC) Suspension" (Sociation of Automotive
Engineers, SAE-Paper 8 70 540, USA 1987) bekannt. Bei der
bekannten Einrichtung ist der Lenkwinkel-Sensor von einem
LED/Lichtdetektor-Element (LED - lichtemittierende Diode)
mit Blendenscheibe gebildet, wobei die Blendenscheibe mit
auf ihrem Umfang in konstantem Winkelabstand verteilten
Blendenöffnungen versehen ist. Derartige Lenkwinkel-Sen
soren erfassen diskrete Lenkwinkel-Meßwerte, deren
Auflösung (das ist der Abstand zwischen zwei unmittelbar
benachbarten Stützpunkten, d. h. zwei möglichen erfaßten
Werten) vom Winkelabstand der Blendenöffnungen abhängt.
Die Lenkwinkel-Meßwerte werden, ggf. unter Berücksichti
gung des Korrekturwinkelwerts, in Momentanwerte des
Lenkwinkels umgewandelt. Bei der bekannten Einrichtung
ermittelt ein Rechner aus den Momentanwerten den Korrek
turwinkel für den Lenkwinkel-Sensor mit Hilfe einer
Intervallschachtelung. Intervallschachtelungen haben den
Nachteil, daß die Genauigkeit, mit der der Korrekturwin
kelwert eingegrenzt werden kann, durch die Auflösung des
Lenkwinkel-Sensors vorgegeben ist. Insbesondere kann eine
Intervallschachtelung keinen Korrekturwinkelwert liefern,
der zwischen zwei unmittelbar benachbarten Stützpunkten
der erfaßten Lenkwinkelwerte liegt.
Demgegenüber liegt die Aufgabe der Erfindung darin, eine
Einrichtung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen,
welche es ermöglicht, den Korrekturwinkelwert für einen
Lenkwinkel-Sensor mit einer Genauigkeit zu bestimmen, die
höher ist als die Auflösung des Lenkwinkel-Sensors, d. h.,
die Korrekturwinkelwerte liefern kann, die zwischen zwei
unmittelbar benachbarten Stützpunkten der erfaßten Lenk
winkelwerte liegen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Recheneinrichtung zur Bestimmung des Korrekturwinkelwerts
unter Bildung des Mittelwerts einer Mehrzahl von Momen
tanwerten des Lenkwinkels ausgebildet ist. Die Genauig
keit, mit der der Korrekturwinkelwert für den Lenkwin
kel-Sensor unter Verwendung der erfindungsgemaßen Ein
richtung bestimmt werden kann, hängt neben der Genauigkeit
des Lenkwinkel-Sensors auch von der Anzahl der zur Mit
telwertbildung herangezogenen Momentanwerte ab. Wird der
Korrekturwinkel beispielsweise unter Mittelung von hundert
Momentanwerten gebildet, so ist eine Bestimmung des
Korrekturwinkels mit einer zehnmal höheren Genauigkeit
möglich, als es der Auflösung des Lenkwinkel-Sensors
entspricht, da die Genauigkeit bei Mittelwertbildung
proportional zur Quadratwurzel der Anzahl der zur Mittel
wertbildung herangezogenen Meßwerte ist.
Bei "normaler" Fahrt, d. h. z. B., wenn das Fahrzeug nicht
auf einem Rundkurs fährt, ergeben die fortlaufend erzeug
ten Lenkwinkel-Meßwerte eine Lenkwinkelverteilung, die
symmetrisch um einen einer Geradeausfahrt entsprechenden
Lenkwinkel angeordnet ist. Dieser einer Geradeausfahrt
entsprechende Lenkwinkel ist der zu bestimmende Korrek
turwinkelwert.
Wenn als Momentanwerte die Lenkwinkel-Meßwerte genommen
werden, so ergibt sich der Korrekturwinkelwert direkt als
der aus den Momentanwerten gebildete Mittelwert. Da sämt
liche vom Lenkwinkel-Sensor erfaßten Lenkwinkel-Meßwerte
gegenüber dem tatsächlichen Lenkwinkel um einen konstanten
Betrag verschoben sind, bspw. infolge Dejustierung des
Lenkwinkel-Sensors, enthält auch der Korrekturwinkelwert
diese Verschiebung. Der tatsächliche Lenkwinkelwert ergibt
sich aus der Subtraktion des Korrekturwinkelwerts vom
jeweiligen Lenkwinkel-Meßwert. Durch diese Subtraktion
wird die vorstehend beschriebene Verschiebung der Werte
aufgehoben.
Alternativ ist es möglich, daß die zur Mittelwertbildung
herangezogenen Momentanwerte bereits durch den Korrektur
winkelwert korrigierte Lenkwinkel-Meßwerte sind. In diesem
Fall stellt der aus den Momentanwerten gebildete Mittel
wert eine Korrektur zu dem zum jeweiligen Zeitpunkt
aktuellen Korrekturwinkelwert dar. Eine Verschiebung der
Lenkwinkel-Meßwerte um einen einer oder mehreren vollen
Umdrehungen entsprechenden Betrag, d. h. um n·360°
(n = 1, 2, . . .), bspw. infolge Dejustierung des Umdrehungs
zählers des Lenkwinkel-Sensors, wird gemäß vorstehendem
bereits vor der Mittelwertbildung korrigiert. Bei der
Mittelwertbildung werden somit betragsmäßig kleinere
Lenkwinkelwerte aufsummiert. Bei gleicher, vorgegebener
Anzahl von Rechenstellen kann somit ein genaueres Ergeb
nis, d. h. ein genauerer Korrekturwinkelwert, erzielt
werden.
Weist das Fahrzeug einen Geschwindigkeits-Sensor zur
Erfassung eines Momentanwerts einer Fahrzeuggeschwindig
keit auf, so ist es möglich, einen Momentanwert des
Lenkwinkels nur dann zur Mittelwertbildung heranzuziehen,
wenn der Momentanwert der Fahrzeuggeschwindigkeit einen
Geschwindigkeits-Grenzwert überschreitet. Dies hat den
Vorteil, daß bei entsprechender Wahl des
Geschwindigkeits-Grenzwerts vorwiegend Lenkwinkel-Meßwerte
zwischen -180° und +180°, d. h. in einem Lenkwinkel-Grund
bereich, auftreten, so daß sich eine hohe Wahrscheinlich
keit für das Vorliegen einer symmetrischen Lenkwinkelver
teilung ergibt, deren Schwerpunkt bei einem Geradeausfahrt
entsprechenden Lenkwinkel liegt.
Um sicherstellen zu können, daß extreme Lenksituationen,
beispielsweise Abbiegen oder Durchfahren einer Haarnadel
kurve, den Schwerpunkt der Lenkwinkelverteilung nicht zu
sehr von dem Geradeausfahrt entsprechenden Lenkwinkel
entfernen, wird vorgeschlagen, daß ein Momentanwert des
Lenkwinkels nur dann zur Mittelwertbildung herangezogen
wird, wenn er dem Betrage nach kleiner ist als ein Lenk
winkel-Grenzwert.
Um die Rechengeschwindigkeit erhöhen und Speicherplatz
einsparen zu können, ist vorgesehen, daß die Rechenein
richtung zur Bildung von Teilmittelwerten aus einer,
vorzugsweise jeweils gleichen, Anzahl von Momentanwerten
des Lenkwinkels und zur Bildung eines Gesamtmittelwerts
aus den Teilmittelwerten ausgebildet ist und daß eine
Teilmittelwert-Speichereinrichtung mit Speicherplätzen zum
Speichern der Teilmittelwerte vorgesehen ist. Hierbei ist
es bevorzugt, wenn die Teilmittelwerte aus 2n Momentan
werten des Lenkwinkels gebildet werden, wobei n eine ganze
Zahl ist und der Gesamtmittelwert aus 2m Teilmittelwerten
gebildet wird, wobei m eine ganze Zahl ist. Hierdurch ist
es möglich, die zur Bildung der Teilmittelwerte und des
Gesamtmittelwerts notwendigen Divisionen besonders schnell
durchzuführen.
Um für den jeweils neuesten Teilmittelwert Speicherplatz
zur Verfügung stellen zu können, ist vorgesehen, daß dann,
wenn alle Speicherplätze der Teilmittelwert-Speicherein
richtung belegt sind, vor der Bildung eines weiteren
Teilmittelwerts der jeweils älteste Teilmittelwert
gelöscht wird, um Speicherplatz für den weiteren Teilmit
telwert zu schaffen. Beispielsweise kann die
Teilmittelwert-Speichereinrichtung hierzu als Schiebere
gister ausgebildet sein.
Um bei der Ermittlung des Korrekturwinkels für den Lenk
winkelsensors jeweils die aktuellsten Momentanwerte be
rücksichtigen zu können, ist vorgesehen, daß nach Speicherung
des weiteren Teilmittelwerts aus den in der
Teilmittelwert-Speichereinrichtung gespeicherten Teilmittelwerten
sogleich ein neuer Gesamtmittelwert gebildet
wird.
Um bei Inbetriebnahme der Einrichtung sicherstellen zu
können, daß der aktuelle Korrekturwinkelwert tatsächliche
Lenkwinkelwerte im Lenkwinkel-Grundbereich liefert, wird
vorgeschlagen, daß eine Vorrichtung zur Bestimmung eines
Grundbereichs des Lenkwinkels vorgesehen ist, die bestimmt,
ob die Momentanwerte hauptsächlich im Bereich
zwischen -180° und +180° liegen, und eine Korrektur des
Grundbereichs um 360° vornimmt, wenn die Momentanwerte
nicht hauptsächlich im Bereich zwischen -180° und +180°
liegen.
Hierbei ist es bevorzugt, daß die Grundbereichs-Bestimmungsvorrichtung
als Anfangswert für den Korrekturwinkelwert
0° verwendet und zur Korrektur des Grundbereichs den
Korrekturwinkelwert um 360° erhöht bzw. absenkt, wenn bei
Erfassung einer vorbestimmten Anzahl von Momentanwerten
des Lenkwinkels mehr als die Hälfte der Momentanwerte des
Lenkwinkels größer als +180° bzw. kleiner als -180° ist.
Die weitere Überprüfung des Korrekturwinkels kann im
Rahmen der Mittelwertbildung durchgeführt werden.
Um zu Ermittlung des Korrekturwinkels stets eine aktuelle
Lenkwinkelverteilung bereitstellen zu können, wird vorge
schlagen, daß der Lenkwinkel-Sensor die Meßwerte mit einer
Frequenz von zwischen 50 Hz und 200 Hz, vorzugsweise von
etwa 100 Hz, erzeugt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren gemäß Anspruch
13, welches sich durch zuverlässige und genaue Bestimmung
des Korrekturwinkelwerts bei gleichzeitigem geringem
Speicherbedarf auszeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbei
spiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein mit der
erfindungsgemäßen Einrichtung ausgestattetes
Lenksystem eines Fahrzeugs;
Fig. 1A eine schematische Darstellung der erfindungs
gemäßen Einrichtung;
Fig. 2 ein Flußdiagramm eines in der erfindungsgemäßen
Einrichtung durchgeführten Hauptprogramms zur
Ermittlung des Korrekturwinkels;
Fig. 3 ein Flußdiagramm des Unterprogramms "Bereichs
erkennung";
Fig. 4 ein Flußdiagramm des Unterprogramms "Hoch
fahren",
Fig. 5 ein Flußdiagramm des Unterprogramms "normaler
Betrieb"; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung
des Korrekturfaktors k.
In Fig. 1 ist schematisch ein mit einer erfindungsgemäßen
Einrichtung 10 ausgestattetes Lenksystem 12 eines Kraft
fahrzeugs dargestellt. Zum Lenken des Fahrzeugs betätigt
der Fahrer ein an einer Lenksäule 14 befestigtes Lenkrad
16. Die Drehung der Lenksäule 14 wird über ein Lenkge
triebe 18 an Räder 20 weitergeleitet, die beispielsweise
an einer Vorderachse 21 des Fahrzeugs angeordnet sind. Auf
diese Weise resultiert aus einem Lenkwinkel Φ des Lenkrads 16
ein Radeinschlagswinkel R der Vorderräder 20 des
Fahrzeugs. Bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs weisen
der Lenkwinkel Φ und der Radeinschlagswinkel R
definitionsgemäß den Wert 0° auf (s. Fig. 1).
Zur Erfassung des Lenkwinkels Φ ist an der Lenksäule 14
ein Lenkwinkel-Sensor 22 angeordnet, der eine LED 22a
(lichtemittierende Diode), eine an der Lenksäule 14
befestigte Blendenscheibe 22b sowie einen Lichtdetektor
22c aufweist. Über den gesamten Umfang der Blendenscheibe
22b verteilt sind in festem Winkelabstand Blendenöffnungen
22d vorgesehen. Die LED 22a, die Blendenscheibe 22b und
der Lichtdetektor 22c sind derart angeordnet, daß das von
der LED 22a emittierte Licht nur dann auf den Lichtdetek
tor 22c fallen kann, wenn es durch eine der Blendenöff
nungen 22d hindurchgetreten ist. Somit wird der Lichtde
tektor 22c bei einer Drehung des Lenkrads 16 abwechselnd
vom Licht der LED 22a beleuchtet und von diesem abge
schirmt. Auf diese Weise erzeugt der Lichtdetektor 22c ein
sich zeitlich änderndes Signal, aus dem ein Lenkwinkel-Meß
wert Φmess bestimmt wird. Der erzeugte Lenkwinkelwert
Φmess wird an die Einrichtung 10 abgegeben.
Der Lenkwinkel-Sensor 22 kann auch anderen Aufbau haben.
Beispielsweise kann er von einem Potentiometer mit mit der
Lenksäule verbundenem Schleifkontakt gebildet sein.
Beim Einbau des Lenkwinkel-Sensors 22 in ein Fahrzeug kann
nur mit sehr hohem Aufwand sichergestellt werden, daß die
vom Lenkwinkel-Sensor 22 gelieferten Lenkwinkel-Meßwerte
Φmess mit dem tatsächlichen Lenkwinkel Φ übereinstimmen,
d. h. insbesondere, daß der Lenkwinkel-Meßwert Φmess bei
Geradeausfahrt (tatsächlicher Lenkwinkel Φ = 0°) ebenfalls
den Wert 0° aufweist. Darüber hinaus ist es möglich, daß
der Lenkwinkel-Sensor 22 während der Fahrt oder bei Repa
raturen dejustiert wird. Die erfindungsgemäße Einrichtung
10 ist daher gemäß Fig. 1A mit einer Recheneinrichtung 24
ausgestattet, welche aus den Lenkwinkel-Meßwerten Φmess
einen Korrekturwinkelwert Φkorr ermittelt. Der Korrektur
winkelwert Φkorr wird in einer Speichereinrichtung 26
gespeichert. Zur Bestimmung des tatsächlichen Lenkwinkels
Φ wird der Korrekturwinkelwert Φkorr in einem Differenz-Glied
28 von dem jeweiligen Lenkwinkel-Meßwert Φmess
abgezogen. Weiter weist die Recheneinrichtung 10 eine
Speichereinrichtung 30 zur Speicherung von bei der Be
rechnung des Korrekturwinkelwerts Φkorr verwendeten
Hilfsgrößen (Teilmittelwerte Φi siehe nachfolgende
Beschreibung) auf.
Die Einrichtung 10 führt die Bestimmung des Korrekturwin
kelwerts Φkorr mit Hilfe eines im folgenden anhand der
Fig. 2-5 näher erläuterten Programms durch.
In Fig. 2 ist das Hauptprogramm zu Ermittlung des Korrek
turwerts Φkorr als Flußdiagramm dargestellt. Das Programm
wird in einem Schritt S100 beispielsweise durch Einschal
ten der Zündung des Fahrzeugs gestartet. In einem Schritt
S110 erfolgt hierauf eine Initialisierung von Systemvari
ablen, beispielsweise wird der Variablen, in der der
Korrekturwert Φkorr gespeichert wird, der Wert 0° zuge
wiesen. Weitere im Schritt S110 "Initialisierung" vorge
nommene Variablenzuweisungen werden im Zusammenhang der
weiteren Beschreibung erläutert werden. In einem Schritt
S120 erfolgt eine Bereichserkennung der Lenkwinkel-Meß
werte Φmess, d. h., es wird bestimmt, ob die Lenkinkel-Meß
werte hauptsächlich in einem Winkelbereich zwischen
-180° und +180° liegen. Das Unterprogramm "Bereichserken
nung" wird weiter unten anhand von Fig. 3 näher erläutert
werden.
In einem Schritt S130 des Hauptprogramms wird durch
Überprüfung einer Systemvariablen "erstes Mal" bestimmt,
ob das Programm diesen Schritt zum ersten Mal durchläuft
oder nicht. Die Systemvariable "erstes Mal" wird bei der
Initialisierung in Schritt S110 mit dem Wert "JA" belegt.
Wird der Schritt S130 zum ersten Mal durchlaufen, so
schreitet das Programm zu einem Schritt S140 fort, in
welchem ein Unterprogramm "Einlernen" aufgerufen wird.
Dieses Unterprogramm bereitet das System für den normalen
Betrieb vor. Das Unterprogramm "Einlernen" wird anhand von
Fig. 4 weiter unten näher erläutert werden. An dieser
Stelle sei lediglich festgehalten, daß in einer Zähler
variable n3 die Zahl der Durchläufe des Unterprogramms
"Einlernen" festgehalten wird. Weiter wird in diesem
Unterprogramm die Systemvariable "erstes Mal" mit dem Wert
"NEIN" belegt.
In einem Schritt S150 wird bestimmt, ob das Unterprogramm
"Einlernen" bereits sechzehnmal durchlaufen wurde. Ist
dies nicht der Fall, so kehrt das Programm zum Schritt
S140 zurück und das Unterprogramm "Einlernen" wird erneut
aufgerufen. Wurde das Unterprogramm "Einlernen" hingegen
bereits sechzehnmal durchlaufen, so kehrt das Programm zum
Schritt S130 zurück. Hier wird nun erkannt, daß das Pro
gramm den Schritt S130 nicht zum ersten Mal durchläuft,
und das Hauptprogramm wird mit einem Schritt S160 fortge
setzt, in welchem der normale Betrieb zur Ermittlung des
Korrekturwerts Φkorr durchgeführt wird. Das Unterprogramm
"normaler Betrieb" wird weiter unten anhand von Fig. 5
näher erläutert werden.
Nach Durchlaufen des Unterprogramms "normaler Betrieb"
wird in einem Schritt S170 überprüft, ob die Zündung noch
eingeschaltet ist. Bejahendenfalls kehrt das Programm zum
Schritt S160 zurück und führt wiederum das Unterprogramm
"normaler Betrieb" durch. Ist die Zündung hingegen nicht
mehr eingeschaltet, so wird das Hauptprogramm in einem
Schritt S180 beendet.
In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm des Unterprogramms "Be
reichserkennung" dargestellt. In diesem Unterprogramm wird
der Korrekturwinkelwert Φkorr derart festgelegt, daß aus
den Lenkwinkel-Meßwerten Φmess durch Berücksichtigung des
Korrekturwinkelwerts Φkorr gebildete Momentanwerte Φmom
des Lenkwinkels hauptsächlich im Bereich zwischen -180°
und +180° liegen. Ist nämlich bspw. der Umdrehungszähler
des Lenkwinkel-Sensors um eine oder mehrere Umdrehungen
dejustiert, so muß der im Schritt S110 "Initialisierung"
auf 0° festgesetzte Korrekturwinkelwert Φkorr dieser
Dejustierung angepaßt werden.
Der Eintritt in das Unterprogramm "Bereichserkennung"
erfolgt in einem Schritt S200. In einem Schritt S201 wird
ein Momentanwert der Fahrzeuggeschwindigkeit v erfaßt und
in einem Schritt S202 bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwin
digkeit v höher ist als eine erste vorbestimmte Fahrzeug
geschwindigkeit v1. Die vorbestimmte Geschwindigkeit v1
kann hierbei bspw. zwischen 20 km/h und 40 km/h betragen.
Ist dies nicht der Fall, so wird zum Schritt S201 zurück
gekehrt und erneut ein Momentanwert Φmom erfaßt. Wird im
Schritt S202 hingegen festgestellt, daß die Fahrzeugge
schwindigkeit die erste vorbestimmte Geschwindigkeit v1
überschritten hat, so schreitet das Unterprogramm zum
Schritt S203 fort, in welchem ein Lenkwinkel-Meßwert Φmess
und ein weiterer Momentanwert der Fahrzeuggeschwindigkeit
v erfaßt werden. Aus dem Lenkwinkel-Meßwert Φmess wird
durch Subtraktion des Korrekturwinkelwerts Φkorr ein
Momentanwert Φmom des Lenkwinkels bestimmt.
In einem Schritt S204 wird überprüft, ob die Fahrzeug
geschwindigkeit v einen Grenzwert v0 (v0 bspw. zwischen
10 km/h und 20 km/h) überschritten hat oder nicht. Ist
dies nicht der Fall, so kehrt das Programm zum Schritt
S203 zurück. Wurde im Schritt S204 festgestellt, daß die
Fahrzeuggeschwindigkeit den Grenzwert v0 überschritten
hat, so wird in einem Schritt S205 überprüft, ob die
Fahrzeuggeschwindigkeit auch eine zweite vorbestimmte
Geschwindigkeit v2 (v2 bspw. zwischen 40 km/h und 70 km/h)
überschritten hat. Ist dies der Fall, so wird angenommen,
laß sich die Momentanwerte Φmom in dem Grundbereich
befinden und das Unterprogramm "Bereichserkennung" wird in
einem Schritt S216 beendet.
Andernfalls wird in den Schritten S206 und S207 überprüft,
ob der Momentanwert Φmom zwischen -180° und +180° liegt.
Ist der Momentanwert kleiner als -180°, so wird in einem
Schritt S208 ein Unterschreitungszähler m1 erhöht; ist der
Momentanwert größer als +180°, so wird in einem Schritt
S209 ein Überschreitungszähler m2 erhöht. Unabhängig vom
Wert des Lenkwinkels Φmom wird in einem Schritt S210 ein
Gesamtzähler m erhöht. Die Zähler m, m1 und m2 werden
beispielsweise im Schritt S110 "Initialisierung" (s. Fig. 2)
auf 0 gesetzt.
In einem Schritt S211 wird überprüft, ob bereits 2000
Momentanwerte erfaßt wurden (dies entspricht bei einer
Abtastfrequenz von etwa 100 Hz einem Erfassungszeitraum
von etwa 20 Sekunden). Ist dies nicht der Fall, so kehrt
das Programm zum Schritt S203 zurück. Wurden jedoch
bereits 2000 Momentanwerte verarbeitet, so wird im Schritt
S212 überprüft, ob in den Schritten S206 und S208 weniger
als 1100 Bereichsunterschreitungen erfaßt wurden. Ist dies
nicht der Fall, d. h. wurden mehr als 1100 Bereichsunter
schreitungen erfaßt, so wird der Korrekturwinkel in einem
Schritt S213 um 360° erniedrigt und die Zähler m, m1, m2
auf 0 gesetzt. Hierauf kehrt das Programm zum Schritt S203
zurück.
Wurden jedoch weniger als 1100 Bereichsunterschreitungen
erfaßt, so schreitet das Programm zu einem Schritt S214
fort, in welchem überprüft wird, ob weniger als 1100
Bereichsüberschreitungen erfaßt wurden. Ist dies nicht der
Fall, d. h. wurden mehr als 1100 Bereichsüberschreitungen
erfaßt, so wird der Korrekturwinkel Φkorr in einem Schritt
S215 um 360° erhöht und die Zähler m, m1, m2 auf 0 ge
setzt. Hierauf kehrt das Programm zum Schritt S203 zurück.
Liegen weder zuviele Bereichsüberschreitungen bzw. zuviele
Bereichsunterschreitungen vor, so wird angenommen, daß die
aufgenommenen Momentanwerte Φmom hauptsächlich im Grund
bereich, d. h. zwischen -180° und +180°, liegen. Das
Unterprogramm "Bereichserkennung" wird dann im Schritt
S216 beendet und es wird zum Hauptprogramm zurückgekehrt.
In Fig. 4 ist ein Flußdiagramm des Unterprogramms "Ein
lernen" dargestellt. Nach dem Aufruf dieses Unterprogramms
im Schritt S140 des Hauptprogramms (s. Fig. 2) erfolgt in
einem Schritt S300 der Eintritt in das Unterprogramm. Mit
Hilfe dieses Unterprogramms "Einlernen" werden die zu
nächst leeren Speichereinrichtungen 26 und 30 belegt, um
es der Einrichtung 10 anschließend eine zuverlässige und
genaue Bestimmung des Korrekturwinkelwerts zu ermöglichen.
In einem Schritt S301 werden zwei Schleifenzähler n, n1
auf 1 gesetzt und ein Summenwinkel Φsum mit den Wert 0
belegt. Weiter wird ein Zähler n3 erhöht, der beispiels
weise im Schritt S110 "Initialisierung" des Hauptprogramms
(s. Fig. 2) auf 0 gesetzt wurde. Der Wert einer Variablen
n2 wird in Abhängigkeit des Werts des Zählers n3 bestimmt.
Der Wert der Variablen n2 kann in Abhängigkeit des Zählers
n3 beispielsweise auf folgende Weise erfolgen:
n₂=1, für n₃=1,
n₂=2, für n₃=2 oder 3,
n₂=4, für n₃=4 bis 7, (*)
n₂=8, für n₃=8 bis 15 und
n₂=16, für n₃16.
n₂=2, für n₃=2 oder 3,
n₂=4, für n₃=4 bis 7, (*)
n₂=8, für n₃=8 bis 15 und
n₂=16, für n₃16.
Darüber hinaus werden im Schritt S301 Grenzwerte n₁* und
n* für die Schleifenzähler n₁ und n in Abhängigkeit des
Werts des Zählers n₃ festgesetzt. Beispielsweise steigt
der Grenzwert n₁* vom Wert n₁*=2 für n₃=1 bis n₁*=16
für n₃=1 auf n*=1024 für n₃=16. Je niedriger die
Grenzwerte n1* und n* sind, desto häufiger werden erfaßte
Lenkwinkel-Meßwerte der weiteren Verarbeitung zugeführt.
Da es zunächst darauf ankommt, der Einrichtung 10 schnell
eine zur Korrekturwert-Bestimmung ausreichende Anzahl von
Lenkwinkel-Meßwerten zur Verfügung zu stellen, wird mit
niedrigen Grenzwerten n1* und n* begonnen und diese dann
nach und nach erhöht.
In einem Schritt S302 werden analog dem Schritt S203 ein
Lenkwinkel-Meßwert Φmess und ein Wert der Fahrzeugge
schwindigkeit v aufgenommen und ein Momentanwert Φmom des
Lenkwinkels bestimmt. In einem Schritt S303 wird bestimmt,
ob der Schleifenzähler n1 einen Wert n1* bereits über
schritten hat oder nicht. Hat der Schleifenzähler n1 den
Wert n1* noch nicht überschritten, so wird er in einem
Schritt S304 erhöht und das Programm kehrt zum Schritt
S302 zurück. Durch die Schritte S302, S303 und S304 wird
sichergestellt, daß erst nach einer vorbestimmten Anzahl
von Momentanwert-Bestimmungen ein Momentanwert des Lenk
winkels weiterverarbeitet wird.
Hat der Schleifenzähler n1 den Wert n1* hingegen über
schritten, so wird in einem Schritt S305 überprüft, ob der
Momentanwert Φmom betragsmäßig kleiner ist als ein vorbe
stimmter Lenkwinkelwert Φ0 (bspw. 180°) und gleichzeitig
die Fahrzeuggeschwindigkeit v größer ist als die Grenz
geschwindigkeit v0. Ist dies nicht der Fall, so kehrt das
Programm zum Schritt S302 zurück. Sind jedoch beide
Bedingungen gleichzeitig erfüllt, so wird der Momentanwert
Φmom des Lenkwinkels in einem Schritt S306 zum Summenwin
kel Φsum addiert und der Schleifenzähler n1 zurückgesetzt.
In einem Schritt S307 wird überprüft, ob der Schleifen
zähler n einen vorbestimmten Wert n* überschritten hat
oder nicht. Ist dies nicht der Fall, so wird der Schlei
fenzähler n in einem Schritt S308 erhöht und das Programm
kehrt zum Schritt S302 zurück. Durch den Schleifenzähler n
wird sichergestellt, daß im Summenwinkel Φsum eine vorbe
stimmte Anzahl von erfaßten Lenkwinkeln aufsummiert wird,
bevor zur weiteren Verarbeitung fortgeschritten wird.
In einem Schritt S309 wird aus dem Summenwinkel Φsum und
dem Schleifenzähler n unter Berücksichtigung eines Kor
rekturfaktors k ein erster Teilmittelwert Φ1 gemäß der
Formel:
Φ1 = k·Φsum/n
ermittelt und in der Teilmittelwert-Speichereinrichtung 30 (siehe Fig. 1A) gespeichert.
Φ1 = k·Φsum/n
ermittelt und in der Teilmittelwert-Speichereinrichtung 30 (siehe Fig. 1A) gespeichert.
Der Korrekturfaktor k trägt der Tatsache Rechnung, daß die
erfaßte Verteilung f(Φmom) der Momentanwerte Φmom des
Lenkwinkels vor der erstmaligen Bestimmung des Korrek
turwinkelwerts Φkorr unsymmetrisch ist, da in dieser
Verteilung nur Momentanwerte berücksichtigt sind, die
nicht mit Hilfe eines Korrekturwinkelwerts korrigiert
wurden. Die Ermittelung des Korrekturwinkelwerts aus der
unsymmetrischen Verteilung ergibt stets einen betragsmäßig
zu kleinen Wert. Dies ist schematisch in Fig. 6 darge
stellt. Der schraffierte Bereich B der Verteilung f(Φmom)
wird bei der Korrekturwertbestimmung nicht berücksichtigt.
Der rautiert dargestellte Bereich C verschiebt den sich
unter Mittelwertbildung ergebenden Schwerpunkt der Ver
teilung f(Φmom), d. h. den ermittelten Korrekturwinkelwert,
zu einem betragsmäßig kleineren Wert hin, wie in Fig. 6
durch die Pfeile A angedeutet ist. Um dennoch rasch einen
guten Korrekturwinkelwert zur Verfügung stellen zu können,
wird bei der ersten Bestimmung des Korrekturwinkelwerts
der Korrekturfaktor k auf einen Wert k < 1 festgelegt,
bspw. zwischen 1.2 und 1.5. Bei <den darauf folgenden
Bestimmungen des Korrekturwinkelwerts wird hingegen ein
Wert von k = 1 verwendet. Der Wert von k wird im Schritt
S110 "Initialisierung" festgesetzt.
In einem Schritt S310 wird dann der Gesamtmittelwert ΦG
aus den bis dahin bestimmten Teilmittelwerten Φi ermit
telt. Hierbei wird eine Division durch die Variable n2
durchgeführt. Derartige Divisionen sind als Realzahl-Ope
rationen äußerst rechenzeitaufwendig. Wird jedoch die
Variable n2 gemäß dem vorstehend angegebenen Schlüssel (*)
aus der Variable n3 gebildet, so kann die Division an
dieser stelle mit Hilfe einer wesentlich schneller durch
führbaren Binär-Division vorgenommen werden. Als neuer
Korrekturwinkelwert Φkorr wird die Summe des alten Kor
rekturwinkelwerts Φkorr und des Gesamtmittelwerts ΦG in
der Speichereinrichtung 26 (siehe Fig. 1A) gespeichert.
Im Schritt S311 werden dann die Teilmittelwerte Φi um
einen Speicherplatz verschoben (d. h. der Teilmittelwert
Φ15 wird auf den Speicherplatz des Teilmittelwerts Φ16
verschoben, der Teilmittelwert Φ14 wird auf den Speicher
platz des Teilmittelwerts Φ15 verschoben, . . ., der Teil
mittelwert Φ1 wird auf den Speicherplatz des Teilmittel
werts Φ2 verschoben). Als Folge hiervon wird der Spei
cherplatz des Teilmittelwerts Φ1 für die Berechnung des
Teilmittelwerts im nächstfolgenden Durchlauf des Unter
programms "Einlernen" freigegeben. Die vorstehend be
schriebene Verschiebung der Speicherinhalte kann auf
besonders einfache Weise durchgeführt werden, wenn die
Teilmittelwert-Speichereinrichtung 30 als Schieberegister
ausgebildet ist.
In einem Schritt S312 wird festgehalten, daß das Unter
programm "Einlernen" bereits einmal durchlaufen wurde.
Weiter wird in diesem Schritt S312 der Wert des Korrek
turfaktors k auf 1 gesetzt. Hierauf wird im Schritt S313
das Unterprogramm "Einlernen" beendet.
In Fig. 5 ist ein Flußdiagramm des Unterprogramms "norma
ler Betrieb" dargestellt. Das Unterprogramm "normaler
Betrieb" entspricht im wesentlichen dem Unterprogramm
"Einlernen". Es ist jedoch hinsichtlich der zu seiner
Durchführung benötigten Rechenzeit minimiert, insbesondere
durch Minimierung der Variablenzugriffe.
Nach Aufruf des Unterprogramms "normaler Betrieb" im
Schritt S160 des Hauptprogramms (s. Fig. 2) wird in einem
Schritt S400 in die Bearbeitung des Unterprogramms einge
treten. In einem Schritt S401 werden die Schleifenzähler n
und n1 zurückgesetzt sowie der Summenwinkel Φsum mit dem
Wert 0 belegt. Im Schritt S401 wird im Vergleich zum
Schritt S301 des Unterprogramms "Einlernen" das Erhöhen
des Schleifenzählers n3 sowie die Bestimmung der Variablen
n2 aus dem Wert des Schleifenzählers n3 eingespart.
In den Schritten S402, S403 und S404 wird sichergestellt,
daß ein aufgenommener Momentanwert Φmom erst nach einer
vorbestimmten Anzahl von Werten der weiteren Verarbeitung
zugeführt wird. Hierbei wird im Schritt S403 die vorbe
stimmte Anzahl durch einen konstanten Wert N1* (bspw.
N1* = 16) vorgegeben, so daß kein Zugriff auf eine Va
riable zu erfolgen hat.
In einem Schritt S405 wird überprüft, ob der aufgenommene
Momentanwert des Lenkwinkels betragsmäßig kleiner ist als
der vorgegebene Grenzwert Φ0 und gleichzeitig die Fahr
zeuggeschwindigkeit v größer ist als die Grenzgeschwin
digkeit v0. Ist dies nicht der Fall, so wird zum Schritt
S402 zurückgesprungen. Sind jedoch beide Bedingungen
gleichzeitig erfüllt, so wird der aufgenommene Momentan
wert in einem Schritt S406 zum Summenwinkel Φsum hinzuge
zählt und der Schleifenzähler n1 zurückgesetzt.
In den Schritten S407 und S408 wird sichergestellt, daß
auf die vorstehend beschriebene Weise eine vorbestimmte
Anzahl N* von Momentanwerten im Summenwinkel Φsum auf
addiert wurde, bevor zur weiteren Verarbeitung fortge
schritten wird. Auch hierbei ist die vorbestimmte Anzahl
durch eine Konstante N* (bspw. N* = 1024) vorgegeben, so
daß ein Variablenzugriff eingespart wird.
Die Grenzwerte können im normalen Betrieb konstant auf
einem hohen Wert gehalten werden, da sich normalerweise
der Korrekturwinkelwert nur sehr langsam (wenn überhaupt)
ändert. Konstante Grenzwerte haben, wie bereits erwähnt,
den Vorteil eine höhere Rechengeschwindigkeit zu ermög
lichen, so daß das Programm die Korrekturwinkelwerte ohne
weiteres in Echtzeit liefern kann.
In einem Schritt S409 wird aus dem Summenwinkel Φsum und
dem Wert des Schleifenzählers n ein Teilmittelwert Φ1
gebildet. Nachfolgend wird in einem Schritt S410 aus den
nunmehr vorliegenden sechzehn Teilmittelwerten Φi (i = 1,
..., 16) der Korrekturwinkel Φkorr bestimmt. Schließlich
werden in einem Schritt S411 die Speicherinhalte der
Teilmittelwerte wie vorstehend bei Schritt S311 be
schrieben jeweils um eins verschoben. Hierbei wird der
jeweils älteste Teilmittelwert Φ16 gelöscht und ein
Speicherplatz für den im nächsten Durchlauf des -Unterpro
gramms "normaler Betrieb" Teilmittelwert Φ1 freigegeben.
In einem Schritt S412 wird das Unterprogramm "normaler
Betrieb" beendet und zum Hauptprogramm zurückgekehrt.
Bei Verwendung einer Recheneinrichtung, die keine Fließ
komma-Zahlen verarbeiten kann, können sämtliche in die
Recheneinrichtung eingegebenen Werte mit einem konstanten
Faktor multipliziert werden, um Rundungsfehler so gering
wie möglich zu halten.
Wie bereits vorstehend erläutert, wird mit der
erfindungsgemäßen Einrichtung und dem erfindungsgemäßen
Verfahren ein Korrekturwinkelwert zur Durchführung einer
Nullpunktskorrektur der von einem Lenkwinkel-Sensor
abgegebenen Lenkwinkel-Meßwerte bestimmt. Ein
tatsächlicher Lenkwinkelwert ergibt sich als Differenz des
angegebenen Lenkwinkel-Meßwerts und des zum jeweiligen
Zeitpunkt aktuellen Korrekturwinkelwerts.
Claims (13)
1. Einrichtung (10) zur Ermittlung eines Korrektur
winkel-Werts (Φkorr) zur Nullpunktskorrektur eines
Lenkwinkel-Sensors (22) eines Fahrzeugs,
wobei der Lenkwinkel-Sensor (22) fortwährend
Meßwerte (Φmess) erzeugt und an die Einrichtung (10)
abgibt, welche Meßwerte (Φmess) dem Lenkwinkel zum
jeweiligen Zeitpunkt entsprechen,
wobei die Einrichtung (10) diese Meßwerte (Φmess) in Momentanwerte (Φmom) des Lenkwinkels umwandelt, und
wobei die Einrichtung (10) eine Rechenein richtung (24) zur Bestimmung des Korrekturwinkel-Werts (Φkorr) aus den Momentanwerten (Φmom) des Lenkwinkels und eine Speichereinrichtung (26) zum Speichern des Korrekturwinkel-Werts (Φkorr) umfaßt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Recheneinrichtung (24) zur Bestimmung des Korrekturwinkel-Werts (Φkorr) unter Bildung des Mittelwerts einer Mehrzahl von Momentanwerten (Φmom) des Lenkwinkels ausgebildet ist.
wobei die Einrichtung (10) diese Meßwerte (Φmess) in Momentanwerte (Φmom) des Lenkwinkels umwandelt, und
wobei die Einrichtung (10) eine Rechenein richtung (24) zur Bestimmung des Korrekturwinkel-Werts (Φkorr) aus den Momentanwerten (Φmom) des Lenkwinkels und eine Speichereinrichtung (26) zum Speichern des Korrekturwinkel-Werts (Φkorr) umfaßt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Recheneinrichtung (24) zur Bestimmung des Korrekturwinkel-Werts (Φkorr) unter Bildung des Mittelwerts einer Mehrzahl von Momentanwerten (Φmom) des Lenkwinkels ausgebildet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Momentanwerte (Φmom) des Lenkwinkels die
Meßwerte (Φmess) sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Momentanwerte (Φmom) des Lenkwinkels
durch den Korrekturwinkel-Wert (Φkorr) korrigierte
Meßwerte (Φmess) sind.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Fahrzeug einen Geschwindigkeits-Sensor zur
Erfassung eines Momentanwerts (v) einer Fahrzeug
geschwindigkeit aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Momentanwert (Φmom) des Lenkwinkels nur
dann zur Mittelwertbildung herangezogen wird, wenn
der Momentanwert (v) der Fahrzeuggeschwindigkeit
einen Geschwindigkeits-Grenzwert (v0) überschreitet.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Momentanwert (Φmom) des Lenkwinkels nur
dann zur Mittelwertbildung herangezogen wird, wenn er
dem Betrage nach kleiner ist als ein Lenk
winkel-Grenzwert(Φ0).
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rechnereinrichtung (24) zur Bildung von Teilmittelwerten (Φi) aus einer, vorzugsweise jeweils gleichen, Anzahl von Momentanwerten (Φmom) des Lenk winkels und zur Bildung eines Gesamtmittelwerts aus den Teilmittelwerten (Φi) ausgebildet ist und
daß eine Teilmittelwert-Speichereinrichtung (30) mit Speicherplätzen zum Speichern der Teilmittelwerte (Φi) vorgesehen ist.
daß die Rechnereinrichtung (24) zur Bildung von Teilmittelwerten (Φi) aus einer, vorzugsweise jeweils gleichen, Anzahl von Momentanwerten (Φmom) des Lenk winkels und zur Bildung eines Gesamtmittelwerts aus den Teilmittelwerten (Φi) ausgebildet ist und
daß eine Teilmittelwert-Speichereinrichtung (30) mit Speicherplätzen zum Speichern der Teilmittelwerte (Φi) vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Teilmittelwerte (Φi) aus 2n Momentan werten (Φmom) des Lenkwinkels gebildet werden, wobei n eine ganze Zahl ist, und
daß der Gesamtmittelwert aus 2m Teilmittelwerten (Φi) gebildet wird, wobei m eine ganze Zahl ist.
daß die Teilmittelwerte (Φi) aus 2n Momentan werten (Φmom) des Lenkwinkels gebildet werden, wobei n eine ganze Zahl ist, und
daß der Gesamtmittelwert aus 2m Teilmittelwerten (Φi) gebildet wird, wobei m eine ganze Zahl ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß dann, wenn alle Speicherplätze der Teilmit
telwert-Speichereinrichtung (30) belegt sind, vor
Bildung eines weiteren Teilmittelwerts (Φ1) der
jeweils älteste Teilmittelwert (Φ16) gelöscht wird,
um Speicherplatz für den weiteren Teilmittelwert (Φ1)
zu schaffen.
9. Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach Speicherung des weiteren Teilmittel
werts (Φi) aus den in der Teilmittelwert-Speicher
einrichtung (30) gespeicherten Teilmittelwerten (Φi)
ein neuer Gesamtmittelwert gebildet wird.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorrichtung zur Bestimmung eines
Grundbereichs des Lenkwinkels vorgesehen ist, die
bestimmt, ob die Momentanwerte (Φmom) hauptsächlich
im Bereich zwischen -180° und +180° liegen, und eine
Korrektur des Grundbereichs um 360° vornimmt, wenn
die Momentanwerte (Φmom) nicht hauptsächlich im
Bereich zwischen -180° und +180° liegen.
11. Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Grundbereichs-Bestimmungsvorrichtung als
Anfangswert für den Korrekturwinkel-Wert (Φkorr) 0°
verwendet und zur Korrektur des Grundbereichs den
Korrekturwinkel-Wert (Φkorr) um 360° erhöht bzw.
absenkt, wenn bei aufeinanderfolgender Erfassung
einer vorbestimmten Anzahl von Momentanwerten (Φmom)
des Lenkwinkels mehr als die Hälfte der Momentanwerte
des Lenkwinkels größer als +180° bzw. kleiner als
-180° ist.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Lenkwinkel-Sensor (22) die Meßwerte
(Φmess) mit einer Frequenz von zwischen 50 Hz und 200 Hz,
vorzugsweise von etwa 100 Hz, erzeugt.
13. Verfahren zur Ermittlung eines Korrekturwinkel-Werts
(Φkorr) zur Nullpunktskorrektur eines Lenkwinkel-Sen
sors (22) eines Fahrzeugs, umfassend die Schritte:
- a) fortwährendes erzeugen von Meßwerten (Φmess) mittels des Lenkwinkel-Sensors (22), welche Meßwerte (Φmess) dem Lenkwinkel zum jeweiligen Zeitpunkt entsprechen,
- b) Abgeben dieser Meßwerte (Φmess) an die Einrich tung (10),
- c) Umwandeln dieser Meßwerte (Φmess) in Momentan werte (Φmom) des Lenkwinkels in der Einrichtung (10),
- d) Bestimmen des Korrekturwinkel-Werts (Φkorr) aus den Momentanwerten (Φmom) des Lenkwinkels in einer Recheneinrichtung (24) der Einrichtung (10), und
- e) speichern des Korrekturwinkel-Werts (Φkorr) in einer Speichereinrichtung (26) der Einrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwinkel-Wert (Φkorr) in Schritt
- d) unter Bildung des Mittelwerts einer Mehrzahl von Momentanwerten (Φmom) des Lenkwinkels bestimmt wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4130142A DE4130142A1 (de) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | Einrichtung und verfahren zur bestimmung eines korrekturwinkels fuer einen lenkwinkelsensor eines fahrzeugs |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4130142A DE4130142A1 (de) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | Einrichtung und verfahren zur bestimmung eines korrekturwinkels fuer einen lenkwinkelsensor eines fahrzeugs |
Publications (1)
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DE4130142A1 true DE4130142A1 (de) | 1993-03-18 |
Family
ID=6440320
Family Applications (1)
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