DE4130142A1 - Einrichtung und verfahren zur bestimmung eines korrekturwinkels fuer einen lenkwinkelsensor eines fahrzeugs - Google Patents

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 2^m 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 Φ_mess bestimmt wird. Der erzeugte Lenkwinkelwert Φ_mess 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 Φ_mess mit dem tatsächlichen Lenkwinkel Φ übereinstimmen, d. h. insbesondere, daß der Lenkwinkel-Meßwert Φ_mess 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 Φ_mess einen Korrekturwinkelwert Φ_korr ermittelt. Der Korrektur­ winkelwert Φ_korr wird in einer Speichereinrichtung 26 gespeichert. Zur Bestimmung des tatsächlichen Lenkwinkels Φ wird der Korrekturwinkelwert Φ_korr in einem Differenz-Glied 28 von dem jeweiligen Lenkwinkel-Meßwert Φ_mess abgezogen. Weiter weist die Recheneinrichtung 10 eine Speichereinrichtung 30 zur Speicherung von bei der Be­ rechnung des Korrekturwinkelwerts Φ_korr verwendeten Hilfsgrößen (Teilmittelwerte Φ_i siehe nachfolgende Beschreibung) auf.

Die Einrichtung 10 führt die Bestimmung des Korrekturwin­ kelwerts Φ_korr 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 Φ_korr 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 Φ_korr 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 Φ_mess, 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 Φ_korr 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 Φ_korr derart festgelegt, daß aus den Lenkwinkel-Meßwerten Φ_mess durch Berücksichtigung des Korrekturwinkelwerts Φ_korr gebildete Momentanwerte Φ_mom 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 Φ_korr 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 Φ_mom 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 Φ_mess und ein weiterer Momentanwert der Fahrzeuggeschwindigkeit v erfaßt werden. Aus dem Lenkwinkel-Meßwert Φ_mess wird durch Subtraktion des Korrekturwinkelwerts Φ_korr ein Momentanwert Φ_mom 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 Φ_mom 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 Φ_mom 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 Φ_mom 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 Φ_korr 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 Φ_mom 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 Φ_sum 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.

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 Φ_mess und ein Wert der Fahrzeugge­ schwindigkeit v aufgenommen und ein Momentanwert Φ_mom 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 Φ_mom 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 Φ_mom des Lenkwinkels in einem Schritt S306 zum Summenwin­ kel Φ_sum 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 Φ_sum eine vorbe­ stimmte Anzahl von erfaßten Lenkwinkeln aufsummiert wird, bevor zur weiteren Verarbeitung fortgeschritten wird.

In einem Schritt S309 wird aus dem Summenwinkel Φ_sum und dem Schleifenzähler n unter Berücksichtigung eines Kor­ rekturfaktors k ein erster Teilmittelwert Φ₁ gemäß der Formel:
Φ₁ = k·Φ_sum/n
ermittelt und in der Teilmittelwert-Speichereinrichtung 30 (siehe Fig. 1A) gespeichert.

Der Korrekturfaktor k trägt der Tatsache Rechnung, daß die erfaßte Verteilung f(Φ_mom) der Momentanwerte Φ_mom des Lenkwinkels vor der erstmaligen Bestimmung des Korrek­ turwinkelwerts Φ_korr 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(Φ_mom) wird bei der Korrekturwertbestimmung nicht berücksichtigt. Der rautiert dargestellte Bereich C verschiebt den sich unter Mittelwertbildung ergebenden Schwerpunkt der Ver­ teilung f(Φ_mom), 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 Φ_G aus den bis dahin bestimmten Teilmittelwerten Φ_i 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 Φ_korr wird die Summe des alten Kor­ rekturwinkelwerts Φ_korr und des Gesamtmittelwerts Φ_G in der Speichereinrichtung 26 (siehe Fig. 1A) gespeichert.

Im Schritt S311 werden dann die Teilmittelwerte Φ_i 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 Φ_sum 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 Φ_mom 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 Φ_sum 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 Φ_sum 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 Φ_sum und dem Wert des Schleifenzählers n ein Teilmittelwert Φ₁ gebildet. Nachfolgend wird in einem Schritt S410 aus den nunmehr vorliegenden sechzehn Teilmittelwerten Φ_i (i = 1, ..., 16) der Korrekturwinkel Φ_korr 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 (Φ_korr) zur Nullpunktskorrektur eines Lenkwinkel-Sensors (22) eines Fahrzeugs, wobei der Lenkwinkel-Sensor (22) fortwährend Meßwerte (Φ_mess) erzeugt und an die Einrichtung (10) abgibt, welche Meßwerte (Φ_mess) dem Lenkwinkel zum jeweiligen Zeitpunkt entsprechen,
wobei die Einrichtung (10) diese Meßwerte (Φ_mess) in Momentanwerte (Φ_mom) des Lenkwinkels umwandelt, und
wobei die Einrichtung (10) eine Rechenein­ richtung (24) zur Bestimmung des Korrekturwinkel-Werts (Φ_korr) aus den Momentanwerten (Φ_mom) des Lenkwinkels und eine Speichereinrichtung (26) zum Speichern des Korrekturwinkel-Werts (Φ_korr) umfaßt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Recheneinrichtung (24) zur Bestimmung des Korrekturwinkel-Werts (Φ_korr) unter Bildung des Mittelwerts einer Mehrzahl von Momentanwerten (Φ_mom) des Lenkwinkels ausgebildet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Momentanwerte (Φ_mom) des Lenkwinkels die Meßwerte (Φ_mess) sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Momentanwerte (Φ_mom) des Lenkwinkels durch den Korrekturwinkel-Wert (Φ_korr) korrigierte Meßwerte (Φ_mess) 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 (Φ_mom) 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 (Φ_mom) 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 (Φ_i) aus einer, vorzugsweise jeweils gleichen, Anzahl von Momentanwerten (Φ_mom) des Lenk­ winkels und zur Bildung eines Gesamtmittelwerts aus den Teilmittelwerten (Φ_i) ausgebildet ist und
daß eine Teilmittelwert-Speichereinrichtung (30) mit Speicherplätzen zum Speichern der Teilmittelwerte (Φ_i) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Teilmittelwerte (Φ_i) aus 2ⁿ Momentan­ werten (Φ_mom) des Lenkwinkels gebildet werden, wobei n eine ganze Zahl ist, und
daß der Gesamtmittelwert aus 2^m Teilmittelwerten (Φ_i) 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 (Φ_i) aus den in der Teilmittelwert-Speicher­ einrichtung (30) gespeicherten Teilmittelwerten (Φ_i) 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 (Φ_mom) hauptsächlich im Bereich zwischen -180° und +180° liegen, und eine Korrektur des Grundbereichs um 360° vornimmt, wenn die Momentanwerte (Φ_mom) 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 (Φ_korr) 0° verwendet und zur Korrektur des Grundbereichs den Korrekturwinkel-Wert (Φ_korr) um 360° erhöht bzw. absenkt, wenn bei aufeinanderfolgender Erfassung einer vorbestimmten Anzahl von Momentanwerten (Φ_mom) 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 (Φ_mess) mit einer Frequenz von zwischen 50 Hz und 200 Hz, vorzugsweise von etwa 100 Hz, erzeugt.

13. Verfahren zur Ermittlung eines Korrekturwinkel-Werts (Φ_korr) zur Nullpunktskorrektur eines Lenkwinkel-Sen­ sors (22) eines Fahrzeugs, umfassend die Schritte:

• a) fortwährendes erzeugen von Meßwerten (Φ_mess) mittels des Lenkwinkel-Sensors (22), welche Meßwerte (Φ_mess) dem Lenkwinkel zum jeweiligen Zeitpunkt entsprechen,
• b) Abgeben dieser Meßwerte (Φ_mess) an die Einrich­ tung (10),
• c) Umwandeln dieser Meßwerte (Φ_mess) in Momentan­ werte (Φ_mom) des Lenkwinkels in der Einrichtung (10),
• d) Bestimmen des Korrekturwinkel-Werts (Φ_korr) aus den Momentanwerten (Φ_mom) des Lenkwinkels in einer Recheneinrichtung (24) der Einrichtung (10), und
• e) speichern des Korrekturwinkel-Werts (Φ_korr) in einer Speichereinrichtung (26) der Einrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwinkel-Wert (Φ_korr) in Schritt
• d) unter Bildung des Mittelwerts einer Mehrzahl von Momentanwerten (Φ_mom) des Lenkwinkels bestimmt wird.