JP4756410B2 - 周囲的な運動を検出するセンサ装置の出力信号の評価方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲的な運動を検出するセンサ装置が各運動サイクルにおいて所定の数の信号周期で発生する出力信号を評価する方法であって、連続する信号周期の時間的な評価によって周期時間値が判定され、周期時間値又はこの周期時間値から誘導される速度値の時間的変化が判定され、１つの完全な運動サイクルを確認するために、完全な運動サイクルに対応する目標数に達するまで、信号周期が計数され、少なくとも１つの完全な運動サイクルを含む第１の監視サイクルにおいて、所定の量を越える周期時間値又はこの周期時間値から誘導される速度値の変化が、疑いカウンタにより計算れるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような評価方法は、ヨーロッパ特許出願公開第０６８４４８０号明細書から公知である。
【０００３】
公知の評価方法は、回転する部分の回転速度を検出する装置から送出される信号を評価するために使われる。このような装置を車両に適用する際に、回転部分として、その回転速度が例えばロック防止装置（ＡＢＳ）のために入力信号として利用される車輪が考慮される。
【０００４】
公知の評価方法を基礎とする装置において、回転部分に、とくに誘導動作様式によるセンサ装置において磁極輪と称する歯を備えたパルス輪が配置されており、このパルス輪は、定置の部分に取付けられた誘導センサに作用結合されており、かつ回転の際に、センサに周期的な信号を誘起し、この信号は、磁極輪における歯の等間隔の配置に基付いて、一様な回転の際に一定の周波数を有する。この誘起された信号の周波数は、回転速度に対する又は相応する換算の後に回転する部分の回転速度に対する尺度をなしている。
【０００５】
信号は、通常評価のために電気制御装置に供給される。この時、評価方法は、制御装置内に配置されたマイクロプロセッサのためにプログラムシーケンスとして構成されている。
【０００６】
前記のようなセンサ装置において、磁極輪の損傷に基付いて、一様な回転速度にもかかわらず不均一な信号経過に至ることがある。このようにした例えば車両の事故の結果、磁極輪は、１つ又は複数の歯が欠けるように損傷することがある。このことは、センサの出力信号における又は制御装置における信号の受信の際の欠けた信号周期に通じる。従来の評価方法において、このことは、受信信号から検出される回転速度の不所望な変化に通じることがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
それ故に本発明の課題は、センサ装置の損傷の結果生じる異常な信号経過を認識し、かつ表示することができる、周期的な運動を検出するセンサ装置の出力信号のための評価方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１に記載の発明によって、次のようにして解決される。すなわち第１の監視サイクルにおいて、疑いカウンタが所定の疑い値に達するか又はこの疑い値を越えると、少なくとも１つの完全な運動サイクルを含む第２の監視サイクルが開始され、第１の監視サイクル及び第２の監視サイクルにおいて、疑いカウンタが所定の疑い値に達し、さらに第１の監視サイクルの検出された疑いカウンタ値と第２の監視サイクルの検出された疑いカウンタ値との偏差が、所定の閾値に満たない時、誤り信号が発生される。
【０００９】
わずかな信号周期を含む比較的短い期間の間にのみ、信号の異常を検出するために出力信号の評価が行なわれる公知の評価方法とは相違して、本発明による評価方法においては、ここにおいて周期的な運動を行なう部分の少なくとも２つの完全な運動サイクルが行なわれるような長い期間にわたって、出力信号の評価が行なわれ、その際、信号周期の計数によって運動サイクルの完全な実行が行なわれる。このようにして例えば車輪回転速度を検出するために本発明を車両技術に使用した際、少なくとも２つの車輪回転の間に、出力信号が観察される。
【００１０】
本発明は、現在慣用のあらゆる様式のマイクロプロセッサに対するプログラムシーケンスよりも簡単に実行することができるという利点を有する。そのためにとくにきわめてわずかしかメモリ需要も必要なく、このことは、きわめて簡単な安価なマイクロプロセッサにおける本発明の使用を可能にする。
【００１１】
本発明のその他の利点は、センサ装置における異なった様式の多数の損傷又はその他の操作も確実に認識される点にある。このようにして一方において明らかに個々の欠陥、例えば磁極輪における欠けた歯が認識され、他方において周期的に繰返す別の任意の信号異常も、誤りを含むと識別する。それに反して実際に起こる散発的な、したがって許容可能な信号障害は、誤り認識には至らない。
【００１２】
本発明の有利な変形において、信号周期を評価するために、観察期間の間のその数が検出される。観察期間は、一方においていくつかの信号周期を含むが、他方において完全な運動サイクルよりも著しく短いように選定されている。このようにして得られた信号周期の数によって、観察期間の長さを考慮しながらこの時、信号周期の周期の短時間平均値が判定され、この短時間平均値は、とくに比較的短い頻繁な妨害を有する信号経過の際に、比較的大きな妨害として作用するセンサ装置における損傷を認識するために、有利に利用することができる。
【００１３】
本発明の別の利点は、種々の様式のセンサ装置に対するその適用可能性にある。このようにしてすでに前に説明した誘導動作するセンサ装置の他に、例えば反射光光電装置又は分岐光光電装置及び磁極輪の代わりの光学パルス輪によって動作する光学センサ装置も利用することができる。このような光学的センサ装置において、例えば汚染は、周期的に繰返す不所望な信号妨害に至ることがある。
【００１４】
本発明の有利な変形において、センサ装置に対してそれぞれ構造様式によって引起こされる信号周期の目標数を検出する前記の運動サイクルは、誤り信号を発生するために監視サイクルによって次のように置き換えられる。すなわち完全な監視サイクルの間に確認されかつ所定の量を越える周期時間値又はこの周期時間値から導き出される速度値の変化が改めて生じ、これらの変化が、同じ又はほぼ同じようにすでに少なくとも１つの先行する完全な監視サイクルの際に生じているときに初めて、誤り信号が発生される。このような監視サイクルは、運動サイクルの信号周期の複数倍の目標数を含む。このことは、一層長い監視期間に基付いて、センサ装置の応答閾値の範囲にありかつそれ故に散発的にしか生じないセンサ信号における信号妨害の際にも、誤り信号の確実な発生を保証するという利点を有する。
【００１５】
とくに有利なように、監視サイクルは、運動サイクルの信号周期の整数倍の目標数を含み、すなわち監視サイクルは、複数の完全な運動サイクルを含む。
【００１６】
例えば車輪の回転速度を検出するために初めに述べたようなセンサ装置に関連して、本発明を車両技術に使用する場合、車両のタイプ又はタイヤの大きさに応じて、種々の歯数の磁極輪が使用されることになる。その際、一般におそらく使用のために考慮される種々の磁極輪の量はわかっている。しかしながらこのことは、しばしば車両を始動した際に初めて確定されるので、これらの量からどの車輪を具体的に使用するかは、あらかじめ常に確定しているわけではない。
【００１７】
それえに本発明の有利な変形によれば、考慮される磁極輪歯数の最小公倍数に相当する信号周期の数が生じるまで、完全な運動サイクルを認識するために信号周期の観察及び計数が行なわれる。それにより大きな手間をかけることなく、かつとりわけ評価方法を実行する制御装置の手動の整合、例えば制御プログラムの変更を行なうことなく、異なった磁極輪歯数の際にも確実な誤り認識を行なうことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面により詳細に説明する。
【００１９】
図１による表示は、本発明による方法の有利な適用を説明するために使われる。ここには、回転可能に配置された磁極輪１、磁極輪１の回転運動を検出するセンサ５、方法を実施する装置として使われる電子制御装置７、及び誤り信号の表示要素として使われるランプ９が、概略的に示されている。
【００２０】
磁極輪１とセンサ５は、例えばロック防止装置のために車輪の回転速度を検出するために使用されるような周知の構造様式の一緒になって誘導作用するセンサ装置を形成している。磁極輪１は、磁気的に導通する材料、例えば鋼から製造されており、かつセンサ５は、少なくとも１つの永久磁石及び電気コイル（両方とも図示されていない）を有する。
【００２１】
磁極輪１の外周に、高所として構成された歯２が、一様な間隔を置いてその間にある歯すき間３と交互に配置されている。一様な信号送出のために磁極輪１の外周の位置４に本来設けられた図１に破線で示された歯は、例えば磁極輪１の損傷のために欠けている。
【００２２】
一様な回転速度で磁極輪１が回転する際、センサ５は、例えば電気導体として構成された信号レーン６を介して制御装置７に周期的な信号を送出する。この例においてセンサ装置のために構造側において、磁極輪１の１回転あたり６つの信号周期の所定の数が設けられている。しかし位置４における欠けた歯に基付いて、１つの信号周期が発生されない。したがってこの場合、周期的な信号は、一様な短い周期を有するそれぞれ４つの信号周期の後に、それより長い周期を有する１つの信号周期が生じる規則的に繰返す経過を有する。
【００２３】
制御装置７は、本発明による評価方法を実施するマイクロプロセッサを有する。センサ５から導体６を介して送出される信号は、入力信号として直接マイクロプロセッサに供給されるか、又はこれは、マイクロプロセッサの前に接続された周知の構造様式の評価回路によって、マイクロプロセッサにより評価可能な信号に変換される。それによりマイクロプロセッサは、到来する信号周期の周期を測定し、かつその制御プログラムによって評価することができる。
【００２４】
有利な構成において、さらに制御装置７は、それぞれ利用される磁極輪のために考慮された信号周期の目標数を記憶するために、なおマイクロプロセッサに接続された選択にしたがって読取り及び書込み可能な不揮発性のパラメータメモリを有する。それにより制御装置７は、融通性を持って種々の要求に整合することができる。
【００２５】
図２及び３に関連してなお詳細に説明すべき評価方法を適用して、この時、例えば欠けた歯のような磁極輪１の損傷が認識でき、かつ光学的又は音響的な信号によって表示することができる。この目的のために、制御装置７は、出力側においてマイクロプロセッサに接続された回路手段、例えばトランジスタを有し、この回路手段によって例えば電気導体８として構成された信号レーンを介して、誤り表示装置として使われるランプ９を投入することができる。
【００２６】
制御装置内に配置されたマイクロプロセッサ、評価回路又は出力側スイッチ手段のような前記の部分は、図１には示されていない。これらの部分は、周知の構造様式のものであり、かつそれ故にそれ以上詳細に説明されていない。
【００２７】
本発明による評価方法の有利な構成の詳細な説明のために、図２及び３に、マイクロプロセッサによって実行される制御プログラムのこれに関連する部分が、フローチャートとして図示されている。プログラム部分は、それぞれ信号周期の受信後に実行される。これは、図２においてブロック１０により始まる。
【００２８】
それに続くサブプログラムブロック１１において、それぞれ最後に測定された周期の値から、逆数形成により速度値Ｖが計算される。その際、通常いわゆる割算定数が、周期によって割られ、このことは、すでに速度値Ｖを生じる。割算定数内に、物理的単位、例えばＫｍ／Ｈとして速度値Ｖを正しく表示するために必要なすべての換算係数がまとめられている。
【００２９】
このようなサブプログラムブロック１１において信号周期の周期を測定するプログラムステップを直接設けることも、さらに実際に通常である。このようなプログラムステップは、例えばタイマ制御、割込み制御、及びマイクロプロセッサから発生された時間データを処理するプログラムステップを含んでいる。これらのプログラムステップは、専門家には詳細に知られており、又は専門家は、場合によってはそれぞれのマイクロプロセッサに所属のデータハンドブックから引出すことができる。
【００３０】
それから割当てブロック１３において、受信された信号周期の計数のために設けられたカウンタＮが増加させられる。
【００３１】
それから分岐ブロック１４において、サブプログラムブロック１１内において検出された速度値Ｖが、前に生じた信号周期に基づいて判定された前に生じた速度値ＶＡＬＴに対して、値から比較的大きなかつそれ故にありそうもない値ＤＶＭＡＸだけ変化したかどうかが、検査される。これが成立つ場合、まず磁極輪１が損傷を有することがある疑いが存在する。このことは、割当てステップ１５において、疑いカウンタＳＰの増加によって記録され、かつその後の評価のために記憶される。しかしながら分岐ブロック１４において検査された値に関する速度変化｜Ｖ＝ＶＡＬＹ｜が、すでに述べたたかだか許容される限界値ＤＶＭＡＸより小さい場合、磁極輪１の損傷の疑いはないので、割当てブロック１５は迂回される。
【００３２】
それから図３に示されたプログラムステップによって継続される。
【００３３】
それから分岐ブロック１２において、これまでに生じた信号周期に基づいて、磁極輪１の１つ又は複数の完全な回転が推測されるかどうかがチェックされる。そのためにカウンタＮが所定の最大値ＮＭＡＸに達したかどうかについてチェックされる。まだ最大値ＮＭＡＸに達していないとき、プログラムステップ１８ないし２５を迂回して、割当てブロック１６に分岐し、ここにおいて、現在検出された速度値Ｖは、速度値ＶＡＬＴとして後で利用するために記憶される。それから方法は、ブロック１７によって終了する。
【００３４】
しかし分岐ブロック１２において、所定の最大値ＮＭＡＸとカウンタＮの一致が確認されると、このことは、監視サイクルの終了のための表示と見なされる。なぜなら磁極輪１の１つ又は複数の完全な回転を指摘する所定の数の信号周期を受信しているからである。最大値ＮＭＡＸとして、例えばそれぞれの磁極輪の信号周期の目標数が利用でき、したがって図１による例において、ＮＭＡＸ＝６であることができる。監視サイクルを磁極輪１の複数の回転に拡張し、例えば１０回転の際にＮＭＡＸ＝６０であるようにすることもできる。それによりとくに強力な妨害を受けた信号の際に、磁極輪における損傷の確実な認識を行なうことができる。
【００３５】
異なった歯数を有する、例えば６、８及び９の歯を有する磁極輪の選択的な利用が考慮されている場合、有利なように最大値ＮＭＡＸとして、これらの歯数の最小公倍数が利用され、すなわちこの場合、ＮＭＡＸ＝７２である。磁極輪１の複数の回転への監視サイクルの前記の拡張との組合せも有利である。
【００３６】
分岐ブロック１２において、所定の最大値ＮＭＡＸとカウンタＮの一致を認識した後に、まず割当てブロック１８において、カウンタＮは、その初期値０にリセットされる。
【００３７】
本実施例において、磁極輪１の損傷を認識するために、２つの監視サイクルの実行が必要であり、その際、それぞれの監視サイクルにおいて疑いカウンタＳＰは、少なくとも所定の疑い値ＳＰＭＡＸに達していなければならず、かつさらに両方の監視サイクルの検出された疑いカウンタ値は、少なくともほぼ一致していなければならない。
【００３８】
所定の疑い値ＳＰＭＡＸは、最大値ＮＭＡＸとしてそれぞれの磁極輪の信号周期の目標数の複数倍を利用するとき、もっともらしさ管理のために優先的に使われる。このような場合、磁極輪の異常において基礎となるそれぞれの磁極輪回転の際に繰返される信号誤りは、所定の数の磁極輪回転の後に、異常によって引起こされる速度変化が十分に大きいかぎり、磁極輪回転のこの数に相当する疑いカウンタＳＰにおけるカウンタ状態を引起こす。それ故に疑い値ＳＰＭＡＸとして、なるべく監視サイクルに対して確定された磁極輪回転の数が利用される。
【００３９】
先行する監視サイクルにおいて検出された疑いカウンタ値と疑いカウンタ値ＳＰの比較のために、メモリＳＰ２が設けられている。さらにこのメモリＳＰ２は、監視サイクルを区別するために利用される。それ故に分岐ブロック１９において、メモリＳＰ２内にすでに所定の疑い値ＳＰＭＡＸに達した値が存在するかどうかがチェックされる。このような値は、先行する監視サイクルに基づいてメモリＳＰ２内に存在するだけなので、分岐ブロック１９における否定的な結果の際に、第１の監視サイクルのために設けられた分岐ブロック２０によって継続される。
【００４０】
分岐ブロック２０において、ブロック１４、１５において検出された疑いカウンタＳＰが所定の疑い値ＳＰＭＡＸに達したかどうかがチェックされる。これが、成立つ場合、割当てブロック２１において、疑いカウンタＳＰは、第２の監視サイクルにおいて後でチェックするために、メモリＳＰ２に記憶される。そうでない場合、メモリＳＰ２は、割当てブロック２４において、中立の値０にセットされる。
【００４１】
両方の場合に、それから割当てブロック２２において、疑いカウンタＳＰは、その初期値０にリセットされる。それからすでに説明した割当てブロック１６のこれに続く実行の後に、方法はブロック１７において終了する。
【００４２】
最後に分岐ブロック１９において、メモリＳＰ２において所定の疑い値ＳＰＭＡＸに到達した値が確認されると、それに続く分岐ブロック２３において、メモリＳＰ２と疑いカウンタＳＰの少なくともほほ一致が存在するかどうかが検査される。これら両方の値のほぼ一致のための判定基準として、メモリＳＰ２内に含まれた値が、疑いカウンタＳＰの値の１／４より多くだけこれからそれぞれの方向に外れているかどうかがテストされる。このような偏差が確認されないとき、分岐ブロック１４において確認された速度値Ｖの突然の変化が、偶然の散発的な妨害作用に基付くものではなく、速度値Ｖの変化が、所定の規則性を有するということを、高い確率で仮定することができる。それ故にこの場合、ブロック２５に分岐し、このブロックにおいて、誤り信号を活性化し、それによりすでに説明した制御装置７の構成によって誤り状態を信号通知するためにランプ９が投入される。
【００４３】
その後、割当てブロック２４において、メモリＳＰ２が、かつ割当てブロック２２において、疑いカウンタＳＰが、それぞれその初期値０にリセットされる。これにブロック１６、１７が続く。
【００４４】
誤りの認識のために２つの監視サイクルの結果を互いに比較する前に例として説明した方法は、有利な変形において、明らかになお第３又はそれ以上の監視サイクルを含んでいてもよい。この時、誤り認識のために、例えばすべての監視サイクルの結果を、少なくともほぼ一致するかどうかについてチェックすることができる。監視サイクルの結果から多数決選択を行ない、最小の確率の結果を除去し、かつそれから残りの結果を正確な一致についてチェックすることも可能である。このような処置によって、とくにセンサ信号における散発的な妨害の高い確率の際に、不所望な誤り認識及び表示を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】評価方法を実施するためにここに接続された装置を有するセンサ装置を示す図である。
【図２】本発明による評価方法の有利な構成のフローチャートの第１の部分区間を示す図である。
【図３】本発明による評価方法の有利な構成のフローチャートの第２の部分区間を示す図である。
【符号の説明】
１ 磁極輪
２ 歯
３ 歯すき間
４ 位置
５ センサ
６ 導体
７ 制御装置
８ 導体
９ ランプ

Claims (5)

1. 周期的な運動を検出するセンサ装置が各運動サイクルにおいて所定の数の信号周期で発生する出力信号を評価する方法であって、
   ａ）連続する信号周期の時間的な評価によって周期時間値が判定され、
   ｂ）周期時間値又はこの周期時間値から誘導される速度値（Ｖ）の時間的変化が判定され、
   ｃ）１つの完全な運動サイクルを含む第１の監視サイクルにおいて、所定の量（ＤＶＭＡＸ）を越える周期時間値又はこの周期時間値から誘導される速度値（Ｖ）の変化が、疑いカウンタ（ＳＰ）により計算され、
   ｄ）少なくとも１つの完全な運動サイクルを確認するために、信号周期が完全な運動サイクルに対応する目標数に達するまで計数される
   ものにおいて、
   ｅ）第１の監視サイクルにおいて、疑いカウンタ（ＳＰ）が所定の疑い値（ＳＰＭＡＸ）に達するか又はこの疑い値を越えると、少なくとも１つの完全な運動サイクルを含む第２の監視サイクルが開始され、
   ｆ）第１の監視サイクル及び第２の監視サイクルにおいて、疑いカウンタ（ＳＰ）が所定の疑い値（ＳＰＭＡＸ）に達し、さらに第１の監視サイクルの検出された疑いカウンタ値と第２の監視サイクルの検出された疑いカウンタ値との偏差が、所定の閾値に満たない時、誤り信号が発生される
   ことを特徴とする、評価方法。
2. 周期時間値が、信号周期のそれぞれの周期の測定によって判定されることを特徴とする、請求項１に記載の評価方法。
3. 周期時間値が、信号周期の観察期間の間における信号周期の数から判定されることを特徴とする、請求項１に記載の評価方法。
4. 検出された周期時間値が、逆数の形成によって速度値（Ｖ）に変換されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の評価方法。
5. パルス輪（１）及び光学的又は磁気的に動作するパルス回転速度信号発生器（５）を有するセンサ装置を利用することを特徴とする、請求項１ないし４の１つに記載の評価方法。

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