DE3817705C3 - Verfahren zur näherungsweisen Bestimmung niedriger Drehzahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur näherungswei­ sen Bestimmung niedriger Drehzahlen eines rotierenden Teiles, bei dem ein Drehzahlsignal bei jeder vorbe­ stimmten Winkeldrehung des rotierenden Teiles erzeugt und einer Auswerteschaltung zugeführt wird, und weitere periodische Signale erzeugt werden, welche aufeinander­ folgende Abtastintervalle bilden. Ein derartiges Ver­ fahren kann beispielsweise zur Bestimmung der Drehzahl eines Fahrzeugrades bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten eingesetzt werden.

Um die Drehgeschwindigkeit eines sich drehenden Teiles, z. B. eines Fahrzeugrades, zu erfassen, wird typischer­ weise ein Drehzahl- oder Geschwindigkeitsfühler vorge­ sehen, der ein Signal mit einer zur Drehzahl direkt proportionalen Frequenz erzeugt. Der Geschwindigkeits- oder Drehzahlfühler weist üblicherweise die Form eines durch das rotierende Teil gedrehten Geschwindigkeit- oder Drehzahlrings auf, der am Umfang mit Zähnen versehen ist, die durch einen elektromagnetischen Fühler erfaßt werden. Der elektromagnetische Fühler gibt jedesmal, wenn der Drehzahlring 1/n einer Umdrehung zurückgelegt hat (wobei n die Anzahl der Zähne des Drehzahlringes ist), einen Impuls ab. Die Frequenz, mit der die Drehzahlsignale erzeugt werden, ist der Drehzahl des rotierenden Teiles direkt proportional.

Eine Anzahl von Verfahren zur Bestimmung der Frequenz des Drehzahlsignales und damit der Drehzahl des rotie­ renden Teiles sind vorgeschlagen worden. Ein solches Verfahren bestimmt die Frequenz des Drehzahlsignals und damit der Drehzahl eines rotierenden Teiles auf Grund­ lage der genauen Zeitlänge, die erforderlich ist, um eine Anzahl von Drehzahlsignalen während jeweiliger aufeinanderfolgender Abtastintervalle zu erzeugen. Bei diesem Drehzahlmeßverfahren wird eine genaue Drehzahl­ messung durch Bestimmen der zwischen Anfangs- und End- Drehzahlsignalen eines Abtastintervalles verstrichenen Zeit ermöglicht, da der Anfang und das Ende eines Ab­ tastintervalles nicht allgemein mit dem Zeitpunkt der Erzeugung eines Drehzahlsignales zusammenfallen. Die genaue Zeit, in der die Bestimmung der Drehzahl statt­ findet, wird allgemein dadurch gemessen, daß die Aus­ gangsimpulse eines Hochfrequenztaktgebers gezählt wer­ den, beginnend mit dem Drehzahlsignal, das gerade vor dem Abtastintervall erzeugt wird, bis zu dem letzten während des Abtastintervalls erfaßten Drehzahlsignal. Diese gemessene Zeit in Verbindung mit der Gesamtanzahl der während des Abtastintervalls erzeugten Drehzahl­ signale wird zur Errechnung der Drehzahl des rotie­ renden Teiles benutzt.

In der gleichzeitig eingereichten deutschen Patentan­ meldung P 38 17 704.8 wird die Genauigkeit dieses er­ wähnten Verfahrens der Drehzahlerfassung dadurch mög­ lichst vergrößert, daß der Einfluß eines bestimmten Drehzahlsignales auf darauffolgende Drehzahlmessungen gering gehalten wird. Das geschieht dadurch, daß ver­ hindert wird, daß ein den Endpunkt einer Zeitlänge de­ finierendes Drehzahlsignal, das einem Drehzahl-Ab­ tastintervall zugeordnet ist, auch den Anfangspunkt der Zeitlänge bildet, welche dem darauffolgenden Drehzahl- Abtastintervall zugeordnet ist.

Bei einem aus der EP 00 90 717 A1 bekannten Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl einer Gasturbine wird zur Erhöhung der Meßgenauigkeit bei geringeren Drehzahlen das jeweilige Meß- bzw. Abtastintervall größer gewählt. Demgegenüber ist bei einem in der DE 32 34 575 A1 beschriebenen Meßverfahren die jeweilige Meßzeit konstant und gleich der Periodendauer erzeugter Zeitimpulse.

In bestimmten Fällen, wie beispielsweise bei Kraftfahr­ zeug-Antiblockier-Bremssystemen, die auf die Raddreh­ zahl ansprechen, müssen die Raddrehzahlen bis zu sehr kleinen Drehzahlwerten gemessen werden. Bei den bisher bekannten Verfahren ist es bei kleinen Drehzahlen des rotierenden Teiles, wie zum Beispiel eines Fahrzeugra­ des, jedoch möglich, daß während eines Drehzahl-Ab­ tastintervalls kein neues Drehzahlsignal mehr erzeugt wird, das zur Bestimmung der Drehzahl herangezogen wer­ den könnte.

Eine Verlängerung des Drehzahl-Abtastintervalls oder eine Erhöhung der Anzahl der am Umfang zum Beispiel eines Drehzahlringes angebrachten Zähne führt nicht in jedem Fall zum gewünschten Erfolg. Der Grund dafür ist, daß zum einen die Zeit zur Erzielung eines Meßwertes für die Drehzahl stark verlängert wird und es zum an­ dern praktische Grenzen für die Zähnezahl an einem Drehzahlring gibt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß selbst bei solchen niedrigen Fahrgeschwindigkeiten, bei denen im Drehzahl-Abtastintervall keine neuen Dreh­ zahlinformationen mehr vorliegen, die Drehzahl noch mit relativ hoher Genauigkeit bestimmbar ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß dann, wenn während eines Abtastintervalls kein Drehzahlsignal auftritt, die Drehzahl des rotierenden Teiles am Ende dieses Abtastintervalls dadurch nähe­ rungsweise ermittelt wird, daß der Zeitabstand von dem während des vorhergehenden Abtastintervalls erzeugten letzten Drehzahlsignal bis zu dem Ende des gerade zu Ende gehenden Abtastintervalls bestimmt wird, und die­ ser Zeitabstand als ein Zeitintervall zwischen Dreh­ zahlsignalen bewertet wird und daß der näherungsweise er­ mittelte Drehzahlwert mit dem zuletzt bestimmten tatsächlichen Drehzahlwert verglichen und der kleinere dieser beiden Werte als aktueller Drehzahlwert bewertet wird.

Damit ist insbesondere auch dann noch eine Drehzahlbe­ stimmung möglich, wenn die Zeitdauer zwischen den er­ zeugten Raddrehzahlsignalen größer ist als die Zeit­ dauer des Abtastintervalls, das heißt während eines be­ treffenden Drehzahl-Abtastintervalls keine neuen Dreh­ zahlsignale mehr erzeugt werden. Es wird die Drehzahl des rotierenden Teiles bei fehlendem Dreh­ zahlsignal auf der Grundlage der Annahme geschätzt, daß die Tatsache eines fehlenden neuen Drehzahlsignals selbst eine verwertbare Information darstellt. Wenn während eines solchen Abtastintervalls keine Drehzahl­ signale erfaßt werden, wird angenommen, daß ein Dreh­ zahlsignal gerade am Ende des Abtastintervalls erfaßt wurde. Auf Grund dieser Annahme wird eine mögliche Ma­ ximalgeschwindigkeit aus der Zeitdauer errechnet, die mit dem Auftreten eines vorher erzeugten Drehzahlsi­ gnals beginnt und mit der vermuteten Erfassung eines Drehzahlsignales am Ende des Abtastintervalls endet. Hierbei wird die bestimmte mögliche Maximaldrehzahl mit der Drehzahl verglichen, die während des vorhergehenden Abtastintervalls berechnet wurde.

Vorzugsweise werden rechteckförmige Drehzahlsignale er­ zeugt und die Zeitabstände ausgehend vom zeitlichen Auftreten deren Kanten bestimmt.

Die kleinere der beiden Drehzahlen wird als aktuelle Drehzahl benutzt.

Wird tatsächlich ein Drehzahlsignal erfaßt, so wird eine wahre Drehzahlsignal-Zeitlängenmessung durchge­ führt und die tatsächliche Drehzahl des rotierenden Teiles aufgrund dieser Zeitdauer berechnet.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeich­ nung zeigt

Fig. 1 eine Reihe von Drehzahlsignal-Zeitdiagrammen zur Darstellung der Prinzipien des Verfahrens zur Drehzahlbestimmung,

Fig. 2 ein allgemeines Schaltbild eines Bremscomputers bei einem Fahrzeug-Antiblockiersystem, das auf die Drehzahl der Fahrzeugräder anspricht, um ein Radblockieren beim Bremsen zu verhindern,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Pufferre­ gister in dem Bremscomputer nach Fig. 2, die zur Speicherung von Zeitmessungen bei der Be­ stimmung von Raddrehzahlen eingesetzt sind, und

Fig. 4 und 5 Flußdiagramme für den Betrieb des Bremscomputers aus Fig. 2 zur Ausführung der Drehzahlmeßprinzipien.

Die Prinzipien des Verfahrens zur Drehzahlbestimmung werden zunächst mit Bezug auf Fig. 1 dargelegt. Bei der zu beschreibenden Ausführung der Erfindung wird die Drehzahl eines Fahr­ zeugrades wiederholt in vorbestimmten Zeitlängen (z. B. 10 ms) errechnet, die nachfolgend als Abtastintervalle bezeichnet werden, wobei ein solches Abtastintervall in jedem Zeitdiagramm A bis D der Fig. 1 dargestellt ist. Jedes Zeitdiagramm zeigt die wiederholten Raddrehzahl­ signale in Form von Rechteckwellensignalen, die bei der Drehung des Fahrzeugrades erzeugt werden. Die Frequenz der Rechteckwellensignale ist der Raddrehzahl direkt proportional. Jeder Zeitabstand zwischen aufeinanderfol­ genden Anstiegs- oder Abfallkanten des Rechteckwellen­ signales ist der Zeit zugeordnet, die zwischen dem Durchgang zweier aufeinanderfolgender Zähne an einem Drehzahlring eines Drehzahlfühlers bei sich drehendem Fahrzeugrad verstreicht.

Die Raddrehzahl wird aus dem Raddrehzahlsignal auf Grundlage des Ausdruckes

ω = K/T_av (1)

bestimmt, wobei ω die Raddrehzahl, K eine Konstante, eine Funktion des Radius des Fahrzeugrades und der Anzahl von Zähnen an dem Drehzahlring des Drehzahlfüh­ lers und T_av die durchschnittliche Zeit zwischen Zahn­ durchgängen bei Drehung des Fahrzeugrades ist.

Die Durchschnittszeit zwischen Zahndurchgängen wird durch Benutzung von Techniken bestimmt, die mindestens einen Abtastintervallwert aus den jüngst vergangenen Daten benutzen. Es wird eines von drei Ver­ fahren bei der Bestimmung der Durchschnittszeit T_av be­ nutzt:

(1) Einfach-Kantenerfassung, wenn nur eine Kante (An­ stiegs- oder Abfallkante) jedes Rechteckwellen-Drehzahl­ signals benutzt wird,
(2) Doppelkantenerfassung, wenn sowohl Anstiegs- wie Abfallkanten jedes Rechteckwel­ len-Drehzahlsignals benutzt werden oder
(3) Niedrigdrehzahl-Abschätzung, bei der keine Kanten des Rechteckwellen-Drehzahlsignals während eines Abtastintervalls erzeugt werden.

Einfachkantenerfassung ist höheren Raddrehzahlen zugeordnet und wird immer dann benutzt, wenn die zuletzt bestimmte Raddrehzahl einen vorbestimmten Wert über­ trifft. Dieses Einzelkanten-Drehzahlerfassungsverfahren ist in Fig. 1A dargestellt. Wie diese Figur zeigt, werden die Anstiegskanten der Rechteckwellensignale be­ nutzt beim Bestimmen der Durchschnittszeit zwischen Zahndurchgängen für die Verwendung bei der Errechnung der Raddrehzahl.

Die Durchschnittszeit T_av zwischen Zahndurchgängen im Raddrehzahlfühler zur Benutzung in der Gleichung (1) zur Bestimmung der Raddrehzahl am Ende eines Abtastin­ tervalls mit dem in Fig. 1A dargestellten Einzelkan­ ten-Erfassungsverfahren wird durch den Ausdruck defi­ niert:

T_av = T_(N) - T₍₀₎/N, (2)

wobei T₍₀₎ die Ereigniszeit der vorletzten Anstiegskan­ te des Rechteckwellensignals in dem vorherigen Ab­ tastintervall, T _(N) die Ereigniszeit der letzten An­ stiegskante des Rechteckwellensignales während des Ab­ tastintervalls und N eine Zahl, die um 1 größer als die Anzahl der Anstiegskanten der während des Abtastinter­ valls erzeugten Rechteckwellensignale ist. Der Zeitab­ stand zwischen den Zeitpunkten T₍₀₎ und T_(N) umfaßt ein Raddrehzahl-Errechnungsintervall, in welchem N Zähne des Drehzahlringes erfaßt wurden.

Doppelkantenerfassung ist niedrigeren Raddrehzahlen zu­ geordnet und wird immer dann benutzt, wenn die zuletzt bestimmte Raddrehzahl unter dem vorbestimmten Wert liegt. Dieses Verfahren bewirkt eine Verdoppelung des Raddrehzahlsignals, und jede Kante des Rechteckwel­ len-Drehzahlsignales wird effektiv ein Raddrehzahl­ signal. Die Verwendung der Doppelkantenerfassung, wenn weniger Zähne des Drehzahlringes während des Abtastinter­ valles erfaßt werden, verbessert die Genauigkeit der Raddrehzahlerrechnung. Wie in Fig. 1B gezeigt, werden bei dem Doppelkanten-Drehzahlerfassungsverfahren sowohl die Anstiegs- als auch die Abfallkante des Rechteckwel­ lensignals benutzt.

Wenn zur Bestimmung der Raddrehzahl das Doppelkan­ ten-Drehzahlerfassungsverfahren benutzt wird, wird die zwischen dem Durchgang von Zähnen des Raddrehzahlfüh­ lers zu benutzende Durchschnittszeit T_av für die Gleich­ ung (1) zur Bestimmung der Raddrehzahl am Ende des Abta­ stintervalls durch den Ausdruck bestimmt:

T_av = T_(N) + T_(N-1) - T₍₁₎ - T₍₀₎/N-1, (3)

wobei T₍₀₎ die Ereigniszeit der vorletzten Kante des Rechteckwellensignals in dem vorherigen Abtastinter­ vall, T₍₁₎ die Ereigniszeit der letzten Kante des Recht­ eckwellen-Drehzahlsignals im vorherigen Abtastinter­ vall, T_(N-1) die Ereigniszeit der vorletzten Kante des Rechteckwellendrehzahlsignals im gegenwärtigen Abtastin­ tervall, T_(N) die Ereigniszeit der letzten Kante des Rechteckwellendrehzahlsignals im vorliegenden Abtastin­ tervall und N eine Zahl, die um 1 größer als die Anzahl der während des Abtastintervalls auftretenden Kanten (Anstiegs- und Abfall-) des Rechteckwellen-Drehzahlsig­ nals ist. Der Zeitabstand zwischen dem Zeitpunkt T₍₀₎ und dem Zeitpunkt T_(N) umfaßt das Raddrehzahl-Berech­ nungsintervall. Die Gleichung (3) beseitigt die Symme­ trieforderung beim Rechteckwellen-Drehzahlsignal.

Um einen Übergang zwischen dem Einfach- und dem Doppel­ kanten-Erfassungsverfahren zu schaffen, wie sie in den Zeitablaufdarstellungen 1A und 1B gezeigt sind, wird das Berechnungsintervall für die Übergangsberechnung neu definiert. Die Kanten und ihre Ereigniszeiten rela­ tiv zu einem Abtastintervall, die für den Übergang von Einzel- zu Doppelkantenerfassung benutzt werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Wert über dem Schwellwertpegel auf einen Wert unter dem Schwellwertpe­ gel abnimmt, sind in dem Ablaufdiagramm der Fig. 1C dar­ gestellt. In diesem Fall umfaßt der Zeitabstand inner­ halb eines Abtastintervalls vom Zeitpunkt T₍₀₎ zum Zeit­ punkt T_(N) das Drehzahlberechnungsintervall. Die Kanten und ihre Ereigniszeiten relativ zu einem Abtastinter­ vall, die für den Übergang von Doppel- zur Einfachkante­ nerfassung benutzt werden, wenn die Fahrzeuggeschwindig­ keit von einem Wert unter auf einen Wert über dem Schwellwertpegel ansteigt, sind im Zeitdiagramm der Fig. 1D dargestellt. Wiederum umfaßt das Zeitintervall innerhalb eines Abtastintervalls vom Zeitpunkt T₍₀₎ zum Zeitpunkt T_(N) das Geschwindigkeitsberechungsinter­ vall.

Das Erfassungsverfahren für niedrige Drehzahl wird bei sehr kleinen Raddrehzahlen benutzt, wenn der Zeitabstand zwischen den Kanten des Rechteck­ wellensignales größer als die Zeitlänge des Abtastinter­ valls wird, so daß keine Kanten eines Rechteckwellen- Drehzahlsignales während des Abtastintervalls auftre­ ten. Wenn dieser Zustand auftritt, wird angenommen, daß eine Kante eines Rechteckwellensignales gerade am Ende des Abtastintervalls erfaßt wurde. In diesem Fall ver­ läuft das Berechnungsintervall von dem Zeitpunkt T₍₀₎ in Fig. 1B bis zur Ereigniszeit T am Ende des Ab­ tastintervalls. Die durchschnittliche Zeit zwischen den Zähnen ist dann gleich der Ereigniszeit T am Ende des Abtastintervalls minus der Zeit T₍₀₎ in Fig. 1B. Auf­ grund dieser Durchschnittszeit zwischen den Zähnen wird eine maximal mögliche Drehzahl berechnet. Die so be­ stimmte mögliche Maximaldrehzahl wird mit der im vorhe­ rigen Abtastabschnitt errechneten Drehzahl verglichen.

Der kleinere Wert aus diesen beiden Drehzahlen wird dann als die gültige Drehzahl benutzt.

Auf diese Weise wird am Ende jedes Abtastintervalls ver­ fahren, bis eine oder mehrere Kanten des Rechteckwellen­ signales erfaßt werden. Das dem gerade beendeten Abtast­ intervall zugeordnete Berechnungsintervall ist dann die Zeitlänge von T₍₀₎ aus Fig. 1B bis zur Ereigniszeit T_(N) der letzten Kante im Abtastintervall. Die durchschnitt­ liche Zeit zwischen den Zähnen auf Grundlage dieses Be­ rechnungsintervalls ergibt die Bestimmung der gültigen Drehzahlmessung.

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einem allgemein in Fig. 2 dargestelltem Fahrzeugbremsen-Antiblockier­ system erläutert. Ein Bremscomputer 10 reagiert auf die Drehzahl der Fahrzeugräder und steuert den Bremsdruck für die Radbremsen so, daß ein Blockieren der Räder ver­ hindert wird, wenn ein drohender Blockierzustand der Räder erfaßt wird. Wenn ein beginnender oder drohender Radblockierzustand aufgrund der Raddrehzahl oder davon abgeleiteter Parameter erfaßt wird, gibt der Bremscompu­ ter 10 Signale über Magnet-Ansteuergeräte 11 an Brems­ druck-Steuermagneten aus, um die Radbremsdruckwerte zur Vermeidung eines Radblockierzustandes zu steuern. Die Vorderradbremsen werden durch den Bremscomputer 10 über Drücklöse- und -Halte-Magnetpaare 12 und 14 und die Hin­ terradbremsen zusammen über das Drucklöse- und -Halte-Magnetpaar 16 gesteuert. Das Verfahren des Erfas­ sens eines beginnenden Radblockierzustandes und des Steuerns des Radbremsdruckwertes, um Radblockieren zu verhindern, kann irgendein bekanntes Verfahren sein und wird im einzelnen hier nicht beschrieben.

Die Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder des Fahrzeu­ ges werden durch jeweilige Raddrehzahlfühler erfaßt, welche den jeweiligen Vorder- und Hinterrädern des Fahr­ zeuges zugeordnete Drehzahlringe 18a bis 18d enthalten. Jeder Drehzahlring 18a bis 18d besitzt mit regelmäßigem Winkelabstand um seinen Umfang angeordnete Zähne. Bei einer Ausführung haben die Zähne Abstände von 7°. Die Zähne der Drehzahlringe 18a bis 18d werden durch jewei­ lige Elektromagnetfühler 20a bis 20d erfaßt, während die Drehzahlringe durch die zugehörigen Räder gedreht werden. Die Ausgangssignale jedes Elektromagnetsensors 20a bis 20d bilden einen sinusförmigen Wellenzug mit einer Frequenz, die direkt proportional zur Raddrehzahl ist, wie sie durch das Vorbeitreten der Zähne in Nach­ barschaft zum elektromagnetischen Fühler dargestellt wird.

Die Sinuswellenzüge von den Elektromagnetfühlern 20a bis 20d werden jeweiligen Übergabe- und Formungskreisen 22a bis 22d zugeführt, die jeweils ein Ausgangssignal in Form eines Rechteckwellenzuges mit einer zur Dreh­ zahl des jeweiligen Rades direkt proportionalen Fre­ quenz schaffen. Es ist augenscheinlich, daß jeder Recht­ eckwellenzug Anstiegs- und Abfallkanten entsprechend den Anstiegs- und Abfallkanten eines jeweiligen Zahnes eines Drehzahlringes 18a bis 18d besitzt.

Der Bremscomputer 10 besitzt die Form eines Digitalcom­ puters üblicher Art und enthält eine zentrale Bearbei­ tungseinheit CPU, die ein permanent in einem Lesespei­ cher ROM gespeichertes Betriebsprogramm ausführt. Im ROM sind auch Tabellen und Konstanten gespeichert, die bei der Steuerung des Radbremsdruckes in Abhängigkeit von einem erfaßten drohenden Radblockierzustand benutzt werden. Der Bremscomputer 10 enthält auch einen Schreib- und Lesespeicher RAM, in welchen Daten zeitwei­ lig eingespeichert und aus welchem Daten ausgelesen werden können, jeweils an verschiedenen Adreßplätzen, die entsprechend dem im ROM gespeicherten Programm be­ stimmt sind. Der Bremscomputer 10 enthält weiter einen Taktgeber zur Erzeugung von Hochfrequenz-Taktsignalen für Zeitgabe- und Steuerzwecke.

Der Bremscomputer 10 schafft einen periodischen Inter­ rupt mit vorbestimmten Zeitabständen von beispielsweise 10 ms, und zu diesen Zeitpunkten wird ein im ROM gespei­ chertes Programm zum Berechnen der vier Raddrehzahlen ausgeführt. Dieser Interrupt-Abstand ist das vorher mit Bezug auf Fig. 1 angeführte Abtast-Intervall. Zusätz­ lich reagiert der Bremscomputer 10 auf jede ausgewählte Kante der Raddrehzahl-Rechteckwellensignale und führt eine im ROM gespeicherte Raddrehzahl-Interruptroutine aus, während der die zum Berechnen der Raddrehzahl er­ forderliche Information eingespeichert wird.

Ein Zeitgabesystem ist im Bremscomputer 10 vorgesehen, das einen programmierbaren Zeitgeber aus einem freilauf­ enden Zähler enthält, der entweder direkt durch die Hochfrequenztaktsignale oder alternativ über die Aus­ gangssignale eines durch die Taktsignale getakteten Un­ tersetzers getaktet wird. Der Bremscomputer 10 enthält für jeden anliegenden Raddrehzahl-Signaleingang einen zugeordneten Eingangs-Einfang. Jeder Eingangs-Einfang funktioniert so, daß er den Zählinhalt des freilaufen­ den Zählers in einem Lese-Eingangs-Einfangregister auf­ zeichnet in Abhängigkeit von einer durch Programm wähl­ baren Kante des entsprechenden Rechteckwellen-Drehzahl­ eingangssignals von einem je­ weiligen Rad. Dieser Zählinhalt stellt die Ereigniszeit der jeweiligen Kante des Rechteckwellen-Drehzahlsignals dar. Die Kante des Recht­ eckwellen-Drehzahlsignals, die zur Übertragung des Zäh­ linhaltes des Zählers in das jeweilige Eingangs-Einfang­ register benutzt wird, ist durch Programm so auswähl­ bar, daß es eine Kante des anliegenden Rechteckwellen­ signals oder beide Kanten sein können. Ein Bremscompu­ ter mit den genannten Funktionen kann in Form des Moto­ rola-Mikrocomputerteils MC68HC11A8 vorhanden sein.

Bei höheren Raddrehzahlen müssen größere Datenmengen durch den Bremscomputer 10 behandelt werden, um die vier Raddrehzahlen zu bestimmen. Um das Sammeln dieser großen Menge von Raddrehzahldaten zu ermöglichen, be­ nutzt der Bremscomputer 10 zwei identische Pufferregi­ ster für jedes Rad. Diese Pufferregister sind in Fig. 3 als Puffer 0 und Puffer 1 angegeben. Diese Puffer 0, 1 werden benutzt, um die Ereigniszeiten der verschiedenen Kanten des jeweiligen Rechteckwellen-Drehzahlsignals zu speichern, wie in Fig. 1 dargestellt. Diese Zeiten werden vom jeweiligen Eingangs-Einfangregister erhalten.

Wie in Fig. 3 dargestellt, enthält jeder Puffer 0, 1 einen Speicherplatz zum Speichern der Zeiten T₍₀₎, T₍₁₎, T_(N-1) und T_(N) zusätzlich zu einem Speicherplatz zum Einspeichern der Anzahl der ausgewählten Kanten des Rechteckwellen-Drehzahlsignals, die während des Abtast­ intervalls auftreten. Während ein Puffer aktiv ist und zum Speichern neuer Raddrehzahldaten während eines Abta­ stintervalls benutzt wird, ist der andere Puffer sta­ tisch und enthält die Daten vom vorhergehenden Abtastin­ tervall, die zur Errechnung der Radgeschwindigkeit be­ nutzt werden.

Nimmt man z. B. an, daß Puffer 0 der statische Puffer ist, so wird Puffer 1 benutzt, um kontinuierlich die ge­ speicherten Zeitwerte T_(N-1) und T_(N) zu berichtigen, während neue Kanten des Rechteckwellen-Drehzahlsignals erfaßt werden, zusätzlich zum Erhöhen des Zählinhalts der auftretenden ausgewählten Kanten. Während dies stattfindet, benutzt der Bremscomputer 10 die Informa­ tion im Puffer 0 zur Errechnung der Raddrehzahl in der vorher mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Weise. Zusätz­ lich werden die Zeitpunkte T_(N-1) und T_(N) im stati­ schen Puffer benutzt, um die Zeitpunkte T₍₀₎ und T₍₁₎ im aktiven Puffer voreinzustellen. Während des nächsten Abtastintervalls wird der Puffer 0 der aktive Puffer zum Einsammeln der Raddrehzahlinformation und Puffer 1 der statische Puffer, aus dem die Raddrehzahl berechnet wird.

Die 10 ms Raddrehzahl-Interrupt-Routinen oder -Unterpro­ gramme, die der Bremscomputer 10 ausführt, um die Rad­ geschwindigkeiten zu erhalten, sind in Fig. 4 und 5 dargestellt. Fig. 4 zeigt die Raddreh­ zahl-Unterbrechungsroutine, die jedesmal ausgeführt wird, wenn eine angewählte Kante des Rechteckwellensig­ nales auftritt. Im allgemeinen sorgt diese Routine für das Aufzeichnen der verschiedenen Zeitpunkte im aktiven Puffer der Fig. 3 und der Anzahl der erfaßten Kanten, um eine Berechnung der Raddrehzahl zu ermöglichen. Fig. 5 zeigt die in Abständen von 10 ms ausgeführte Inter­ rupt-Routine, wobei die Zeitabstände durch den Hochfre­ quenztakt und einen Zähler festgesetzt werden. Diese Routine sorgt allgemein für die Errechnung der Raddreh­ zahl. Der Abstand von 10 ms zwischen aufeinanderfolgen­ den Interrupt-Vorgängen ergibt das vorher angesprochene Abtastintervall.

Zunächst wird in Fig. 4 im Schritt 24 das Raddreh­ zahl-Unterprogramm oder die Interrupt-Routine betreten; dann kommt ein Schritt 26, in welchem bestimmt wird, welches Raddrehzahlsignal den Interrupt verursacht. Da­ durch wird bestimmt, welche zwei Puffer zur Aufzeich­ nung der Raddrehzahlinformation zu benutzen sind. Vom Schritt 26 kommt das Programm zum Entscheidungsschritt 28, wo es bestimmt, welcher Puffer des angesprochenen Paares der aktive Puffer ist durch Abtasten des Zustan­ des eines Puffermerkers, dessen Steuerung bei Fig. 5 be­ sprochen wird. Falls Puffer 1 als aktiver Puffer be­ stimmt ist, geht das Programm zum Schritt 30, bei dem ein Zeiger auf Puffer 1 als aktivem Puffer zeigt. Falls andererseits Puffer 0 als aktiver Puffer bestimmt ist, geht das Programm vom Entscheidungsschritt 28 zu einem Schritt 32, bei dem der Zeiger auf Puffer 0 als aktivem Puffer zeigt. Im folgenden bezieht sich das Suffix A auf Information im aktiven Puffer, während das Suffix S Information im statischen Puffer betrifft.

Vom Schritt 30 bzw. 32 geht das Programm zu einem Ent­ scheidungsschritt 34, in welchem das Programm den Kan­ tenzählwert N_A im aktiven Puffer abruft. Wie nachfol­ gend erklärt wird, wird dieser Zählwert 0 oder größer sein, außer wenn gerade zwischen Einzel- und Doppelkan­ tenerfassung gewechselt wird. Nimmt man an, daß der Zählwert N_A 0 oder mehr ist, so kommt das Programm zu einem Schritt 36, in dem die im aktiven Pufferregister gespeicherte Ereigniszeit T_(N-1)A gleich der Zeit T_(N)A gesetzt wird, der Ereigniszeit der vorher erfaßten Kante der Rechteckwellensignale. Dann wird im Schritt 38 die Zeit T_(N)A im aktiven Pufferregister gleich der im Einfangregister gespeicherten Zeit gesetzt, die die Ereigniszeit der jüngst aufgetretenen ausgewählten Kante des Rechteckwellen-Drehzahlsignals ist.

Vom Schritt 38 geht das Programm zu einem Schritt 40, bei dem der Zählwert N_A im aktiven Register, der die Anzahl der während des gegenwärtigen Abtastintervalls aufgetretenen ausgewählten Kanten des Rechteckwel­ len-Drehzahlsignals repräsentiert, erhöht wird. Nach Schritt 40 verläßt das Programm die Routine bei Schritt 42.

Wenn, wie beschrieben werden wird, die 10 ms-Inter­ rupt-Routine bestimmt, daß die Bedingungen für einen Wechsel zwischen Doppel- und Einzel-Kantenerfassung ex­ istieren, wird der Speicherplatz im aktiven Register, in dem der Kantenzählwert N_A aufgezeichnet ist, am Anfang auf einen Wert -2 aus zu beschreibenden Gründen gesetzt. Dieser Zustand wird im Entscheidungsschritt 34 erfaßt, und das Programm geht danach zum Schritt 44 weiter, in welchem die Zeit T_{(0) A} im aktiven Puffer gleich der im Einfachregister gespeicherten Zeit ge­ setzt wird. Nach diesem Schritt 44 ist die im aktiven Puffer gespeicherte Zeit T_{(0) A} die Ereigniszeit der ersten ausgewählten Kante des Rechteckwellen-Drehzahl­ signals während des gegenwärtigen Abtastintervalls. Diese Zeit wird in Fig. 1C und 1D für Doppel- bzw. Ein­ zelkantenerfassung dargestellt. Während des nächsten Raddrehzahl-Interrupts in Abhängigkeit von dem Auftre­ ten der nächst angewählten Kante des Rechteckwel­ len-Drehzahlsignals geht das Programm vom Entscheidungs­ schritt 34 zu einem Schritt 46, bei dem der Wert der Zeit T_{(1) A} im aktiven Puffer gleich der im Einfangregi­ ster gespeicherten Zeit gesetzt wird. Nach diesem Schritt 46 ist die im aktiven Puffer gespeicherte Zeit T_{(1) A} die Ereigniszeit der zweiten ausgewählten Kante des Rechteckwellen-Drehzahlsignals während des gegenwär­ tigen Abtastintervalls. Diese Zeit wird in Fig. 1C und 1D in Abhängigkeit davon dargestellt, ob das Einzel- oder das Doppelkanten-Erfas­ sungsverfahren ausgewählt wurde.

In der beschriebenen Weise werden die Werte T_(0)A und T_(1)A im aktiven Register auf die Ereigniszeiten der richtigen Kanten des Rechteckwellen-Drehzahlsignales voreingestellt, wenn ein Wechsel zwischen Einzelkanten- und Doppelkanten-Erfassung erforderlich ist.

In Fig. 5 ist die 10 ms-Interrupt-Routine dargestellt. Diese Routine wird im Schritt 48 betreten und es wird zu einem Schritt 50 weitergegangen, bei dem der Puffer­ merker umgesetzt wird, um den Zustand aktiv/statisch der Puffer 0 bzw. 1 in Fig. 3 umzutauschen. Im nächsten Schritt 52 wird der Zählwert im freilaufenden Zähler, der den gegenwärtigen Zeitpunkt darstellt, abgelesen oder gemerkt, um eine näherungsweise Bestimmung für Niedrigdrehzahlen durchzuführen, wie beschrieben wird. Dieser Zeitpunkt stellt die Ereigniszeit des 10 ms-Interrupts dar.

Die restlichen Schritte in Fig. 5 werden nacheinander einmal für jedes Rad ausgeführt. Die Routine oder das Unterprogramm ist jedoch nur für ein einziges Rad darge­ stellt, wobei zu verstehen ist, daß sie (es) in glei­ cher Weise für die anderen drei Fahrzeugräder wieder­ holt wird, um auch deren Drehzahl zu bestimmen.

Im Entscheidungsschritt 54 tastet das Programm die im statischen Puffer gespeicherte Zahl N_(S) ab. Dieser Puffer enthält die jünste Information be­ treffend die Raddrehzahl, gesammelt während des gerade abgelaufenen Abtastintervalls. Falls N_(S) größer als 1 ist, wie es bei allen Raddrehzahlzuständen außer dem Zustand geringster Raddrehzahl auftritt, geht das Programm zu einem Schritt 55, bei dem der Speicherplatz im aktiven Puffer, der den Wert T_(0)A speichert, auf die Zeit T_(N-1)S des statischen Puffers gestellt wird. Nach Fig. 1A und 1B wird dadurch der Zeitpunkt T₍₀₎ des Berechnungsintervalls festgesetzt. In gleicher Weise wird die Zeit T_{(1) A} des aktiven Registers auf den Zeit­ punkt T_(N)S im statischen Puffer voreingestellt. Wieder­ um nach Fig. 1A und 1B wird dadurch der jeweilige Zeit­ punkt T₍₁₎ des Berechnungsintervalls festgesetzt.

Aus Schritt 55 geht das Programm zu einem Entscheidungs­ schritt 56, welcher bestimmt, ob das Einzelkanten- oder das Doppelkanten-Erfassungsverfahren zur Ermittlung der Raddrehzahl benutzt wird. Falls das Einzelkanten-Erfas­ sungsverfahren benutzt wird, geht das Programm zu einem Schritt 57, in welchem der Wert N_(S) im statischen Puffer erhöht wird, so daß sein Wert die Anzahl der in­ nerhalb des Berechnungsintervalls bei der Berechnung der Raddrehzahl nach Gleichung (2) zu benutzenden Dreh­ zahlring-Zähne richtig wiedergibt.

Vom Entscheidungsschritt 56 oder vom Schritt 57 geht das Programm zum Schritt 58, bei dem die Durchschnitts­ zeit zwischen den Zähnen an dem Drehzahlring 18a-d ent­ sprechend Gleichung (2) bestimmt wird, falls das Einzel­ kanten-Erfassungsverfahren oder, entsprechend (3), falls das Doppelkanten-Erfassungsverfahren benutzt wird. Beide Gleichungen benutzen die Raddrehzahlinforma­ tion im statischen Register, welche die während des jüngst vergangenen Abtastintervalls gesammelte Raddreh­ zahlinformation darstellt. Vom Schritt 58 geht das Pro­ gramm weiter zu einem Schritt 60, in welchem die Rad­ drehzahl aufgrund der Gleichung (1) errechnet wird.

Vom Schritt 60 beginnt eine Bestimmung des Programmes, ob ein Wechsel zwischen Einzelkanten- und Doppelkan­ ten-Erfassungsverfahren erforderlich ist. Das wird im Entscheidungsschritt 62 begonnen, bei dem die im Schritt 60 errechnete Raddrehzahl mit einem Schwellwert verglichen wird, über dem Einzelkantenerfassung erfor­ derlich und unter dem Doppelkantenerfassung erforder­ lich ist. Falls die Raddrehzahl größer als der Schwell­ wert ist, geht das Programm weiter zu einem Schritt 64, in dem das Programm für Einzelkantenerfassung gestellt wird, wobei die Eingangs-Einfangfunktionen und das Rad­ drehzahl-Interrupt so bereitet werden, daß sie nur auf jede zweite Kante des Rechteckwellen-Drehzahlsignals reagieren. Falls jedoch die Raddrehzahl gleich oder kleiner als der Schwellwert ist, geht das Programm vom Entscheidungsschritt 62 zu einem Schritt 66, bei dem das Programm für Doppelkantenerfassung bereitet wird, bei dem die Eingangs-Einfangfunktion und der Raddreh­ zahl-Interrupt zur Reaktion auf alle Kanten des Recht­ eckwellen-Drehzahlsignals bereitet werden.

Von Schritt 64 oder 66 geht das Programm zu einem Ent­ scheidungsschritt 68, in welchem es bestimmt, ob ein Wechsel zwischen Einzelkanten- und Doppelkantenerfas­ sung vollzogen wurde. Falls das nicht der Fall ist, wird der Wert N_(S) im statischen Puffer im Schritt 70 auf Null voreingestellt. Falls jedoch das Programm einen Wechsel zwischen Einzelkanten- und Doppelkantener­ fassung aus Schritt 64 oder Schritt 66 durchgeführt hat, geht das Programm zu einem Schritt 72 weiter, bei dem der Wert N_(S) im statischen Register auf -2 gesetzt wird. Gemäß Schritten 44 und 46 der Raddrehzahl-Inter­ ruptroutine nach Fig. 4 setzt dieser Wert die Raddreh­ zahl-Interrupt-Routine so, daß sie die vorher beschrie­ benen Schritte 44 und 46 ausführt.

Aus Schritt 70 oder 72 geht das Programm dann zu Schritt 74, in welchem ein den alten Wert der Raddreh­ zahl speicherndes Register im RAM auf den zuletzt gemes­ senen Wert der Drehzahl eingestellt wird. Wie beschrie­ ben wird, wird dieser Raddrehzahlwert während der zu beschreibenden Schätzroutine für niedrige Drehzahl be­ nutzt. Kehren wir zum Entscheidungsschritt 54 zurück. Falls der Wert N_(S) im statischen Register gleich 1 ist, d. h. nur eine Kante des Rechteckwellen-Drehzahlsig­ nals während des vorhergehenden Interrupt-Intervalls erfaßt wurde (ein Zustand, der nur bei niedrigen Rad­ drehzahlen auftritt, wenn das Doppelkanten-Erfassungs­ verfahren im Entscheidungsschritt 62 und Schritt 64 ge­ wählt wurde) geht das Programm zum Schritt 76, bei dem die Zeit T_{(0) A} im aktiven Register gleich dem Wert T_{(1) S} des statischen Registers gesetzt wird. In gleicher Weise wird die Zeit T_{(1) A} des aktiven Regi­ sters auf die Zeit T_(N)S des statischen Registers ge­ stellt. Der Schritt 76 ist erforderlich, wenn nur eine einzige Kante des Rechteckwellen-Drehzahlsignals wäh­ rend eines Abtastintervalls erfaßt wird, da die letzten beiden Kanten den Zeiten T_(1)S und T_(N)S des statischen Registers entsprechen.

Vom Schritt 76 geht das Programm zu einem Schritt 78, bei dem die Durchschnittszeit T_av zwischen Zähnen an dem Drehzahlring durch Subtrahieren der Zeit T_{(0) S} von der Zeit T_(N) bestimmt wird. Vom Schritt 78 geht das Programm zu einem Schritt 80, bei dem die Raddrehzahl auf Grundlage der Gleichung (1) errechnet wird unter Be­ nutzung des Wertes T_av nach Schritt 78. Vom Schritt 80 führt das Programm den Entscheidungsschritt 62 und Schritt 64 oder 66 aus, um zu bestimmen, ob ein Wechsel zwischen Einzelkanten- und Doppelkanten-Erfassung, wie bereits beschrieben, nötig ist.

Wie bereits erwähnt, besteht bei sehr geringen Raddreh­ zahlen die Möglichkeit, daß keine Kante des Raddrehzahl­ signals während eines Abtastintervalls zwischen 10 ms-Interrupts erfaßt wird. Obwohl keine Raddrehzahl­ signale empfangen werden, gibt es noch Information, auf die hin eine näherungsweise Bestimmung der Raddrehzahl erfolgen kann. Im allgemeinen nimmt die Steuerung an, daß eine Kante gerade zum Ende des Abtastintervalls erfaßt wurde, wenn der Zustand besteht, daß während eines In­ terrupt-Intervalls keine Kante erfaßt wurde. Danach er­ rechnet die Steuerung eine maximal mögliche Raddrehzahl auf Grundlage der angenommenen Erfassung eines Raddreh­ zahllsignals zum Ende des Abtastintervalls. Dieser Maxi­ malwert wird mit der zum Ende des vorhergehenden Abta­ stintervalls errechneten Drehzahl verglichen. Der klein­ ere der beiden Raddrehzahlwerte wird dann als eine Schätzung der gegenwärtigen Raddrehzahl benutzt. Wenn danach eine tatsächliche Kante im nächsten oder über­ nächsten Abtastintervall erfaßt wird, wird eine wirkli­ che Zeitlängenmessung gemacht und die Raddrehzahl ent­ sprechend den Schritten 76 bis 80 nach der vorhergehen­ den Beschreibung oder nach Entscheidungsschritt 56 bis Schritt 60 errechnet, je nach der Anzahl der erfaßten Kanten.

Nimmt man an, daß keine Kanten des Rechteckwellen-Dreh­ zahlsignals während des gerade abgelaufenden Abtastin­ tervalls erfaßt wurden, geht das Programm vom Entschei­ dungsschritt 54 zu einem Entscheidungsschritt 82 und be­ stimmt, ob die den Zeitpunkt der letzten beiden erfaß­ ten Kanten darstellenden Einleitungszeiten T_{(0) S} und T_(1)S gültig sind. Dieser Entscheidungsschritt 82 ist erforderlich, um den Zustand zu verarbeiten, bei dem das Fahrzeug anhält und lange Zeiten ohne die Erfassung einer neuen Kante des Raddrehzahlsignales verstreichen. Falls die abgelaufene Zeit zu lang ist, was bedeutet, daß die gespeicherten Zeiten nicht mehr gültig sind, geht das Programm zu einem Schritt 84, bei dem Raddreh­ zahl auf Null gesetzt wird, und danach zu Schritt 86, bei dem der Wert N_S im statischen Register auf -2 ge­ stellt wird. Im Schritt 88 setzt das Programm die Bedin­ gungen des Bremscomputers 10 auf Doppelkantenerfassung.

Falls im Entscheidungsschritt 82 die Zeiten T_(0)S und T_{(1) S} als gültig bestimmt wurden, geht das Programm zu einem Schritt 90 weiter, bei dem der Wert der Zeit T_(0)A im aktiven Puffer auf die Zeit T_(0)S im stati­ schen Register gestellt wird. In gleicher Weise wird die Zeit T_(1)A auf die Zeit T_(1)S gestellt. Durch diesen Schritt 90 wird die Initialisierung des akti­ ven Registers auf die Zeiten der letzten beiden erfaß­ ten Kanten des Rechteckwellensignales gestellt. Danach wird im Schritt 92 die Durchschnittsgeschwindigkeit zwi­ schen den Zähnen als die Differenz zwischen der gegen­ wärtigen im Schritt 52 gespeicherten Zeit und der im statischen Register gespeicherten Zeit T_{(0) S} angenom­ men. Auf Grundlage dieser Zeit erreichnet das Programm eine temporäre Raddrehzahl im Schritt 94 nach Gleichung (1). Im Entscheidungsschritt 96 wird diese temporäre Raddrehzahl mit der zuletzt erfaßten tatsächlichen Rad­ drehzahl verglichen, die im Schritt 74 gemerkt wurde. Falls die temporäre Raddrehzahl kleiner als die letzte tatsächlich gemessene Raddrehzahl ist, geht das Pro­ gramm zu einem Schritt 98, bei dem die tatsächliche Rad­ drehzahl auf die temporäre Raddrehzahl gesetzt wird. Falls jedoch die im Schritt 94 errechnete temporäre Rad­ drehzahl größer als die letzte tatsächlich gemessene Raddrehzahl ist, die im Schritt 74 errechnet und ge­ merkt wurde, geht das Programm zu einem Schritt 100 weiter, bei dem die tatsächliche Raddrehzahl auf die im Schritt 74 bestimmte und gemerkte letzte tatsächliche Raddrehzahl gesetzt wird. Der Entscheidungsschritt 96 und die Schritte 98 und 100 haben den Zweck, die tat­ sächliche Raddrehzahl dann, wenn keine Raddrehzahlkan­ ten erfaßt werden, auf die kleinere Drehzahl aus (1) der Raddrehzahl auf Grundlage der Annahme eines am Ende des Abtastintervalls auftretenden Raddrehzahlimpulses und (2) dem zuletzt errechneten Raddrehzahlwert zu setzen. Aus Schritt 74, 88, 98 oder 100 verläßt das Programm mit Schritt 102 die Routine.

Man kann zusammengefaßt sagen, daß durch das Verfahren eine Abschätzung der Raddrehzahl zur Verwendung bei der Steuerung beispielsweise einer an die Block­ ier-Bremssteuerung bei niedrigen Drehzahlen geschaffen wird, wenn keine Raddrehzahlinformation während eines Abtastintervalls vorliegt.

Claims (2)

1. Verfahren zur näherungsweisen Bestimmung niedriger Dreh­ zahlen eines rotierenden Teiles, bei dem ein Drehzahlsignal bei jeder vorbestimmten Winkeldrehung des rotierenden Teiles erzeugt und einer Auswerteschaltung zugeführt wird, und weitere periodische Signale erzeugt werden, welche aufeinanderfolgende Abtastintervalle bilden, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn während eines Abtastintervalls kein Dreh­ zahlsignal auftritt, die Drehzahl des rotierenden Teils am Ende dieses Abtastintervalls dadurch näherungsweise ermittelt wird, daß der Zeitabstand von dem während des vorhergehenden Abtastintervalls erzeugten letzten Drehzahlsignal bis zu dem Ende des gerade zu Ende gehenden Abtastintervalls bestimmt wird, und dieser Zeitabstand als ein Zeitintervall zwischen Drehzahlsignalen bewertet wird und daß der näherungsweise ermittelte Drehzahlwert mit dem zuletzt bestimmten tatsächlichen Drehzahlwert verglichen und der kleinere dieser beiden Werte als aktueller Dreh­ zahlwert bewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß rechteckförmige Drehzahlsignale erzeugt und die Zeit­ abstände ausgehend vom zeitlichen Auftreten deren Kanten bestimmt werden.