DE3818699A1 - Einrichtung zum ermitteln einer funktionsstoerung eines drehmessgebers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehmeßgeber für einen Drehkörper wie das Rad eines Fahrzeugs und insbe­ sondere auf eine Fehlerermittlungseinrichtung für das Erfassen einer Leiterunterbrechung des Drehmeßgebers.

Wenn an einem mit hoher Geschwindigkeit fahrenden Fahr­ zeug eine starke Notbremsung ausgeführt wird, werden die Räder blockiert, so daß die Räder auf der Fahrbahn rutschen, da hinsichtlich der Reibung zwischen den Reifen und der Fahrbahn eine Grenze besteht. Zum Vermeiden des Rutschens ist eine Antiblockiersteuerung bekannt, bei der die Bremskraft derart gesteuert wird, daß der Schlupf bzw. das Schlupfverhältnis zwischen dem Reifen und der Fahrbahn auf einem vorbestimmten geeigneten Wert gehalten wird.

Während der Antiblockiersteuerung müssen die Drehzahl und die Drehbeschleunigung des Rades auf genaue Weise überwacht werden, wozu für das Messen der Drehge­ schwindigkeit bzw. der Drehzahl an dem Rad ein Drehmeß­ geber angebracht wird. Der Drehmeßgeber hat einen Naben­ rotor und einen elektromagnetischen Abnehmer. Der Naben­ rotor dreht zusammen mit dem Rad und hat an seinem Umfang viele Vorsprünge. Andererseits ist der Abnehmer an dem Fahrzeug-Chassis nahe dem Nabenrotor derart befestigt, daß er mit einer Spule und einem Permanentmagneten die Annäherung eines jeweiligen Vorsprungs erfaßt. Bei der durch den Radumlauf verursachten jeweiligen Annährung des Vorsprungs an die Spule wird das Magnetfeld an der Spule derart verändert, daß von der Spule ein Spannungs­ signal erzeugt wird. Durch das Zählen der Anzahl der er­ zeugten Spannungssignale in Bezug auf die Zeit wird die Raddrehzahl erfaßt.

Eine von möglichen Abnormalitäten bzw. Funktionsstörungen eines derartigen Drehmeßgebers ist eine Leiterunter­ brechung in der Spule oder an deren Anschlüssen. Zur Er­ mittlung einer derartigen Unterbrechung ist ein Verfahren bekannt, gemäß dem bei dem Einschalten des Zündschalters beim Anlassen der Maschine ein Prüfsignal mit einer vor­ bestimmten Spannung zu dem Drehmeßgeber gesendet wird und eine Änderung des Prüfsignals erfaßt wird.

Durch das Prüfen hinsichtlich einer Unterbrechung allein zum Zeitpunkt des Anlassens der Maschine wird jedoch kein Fehler bzw. kein Funktionsstörung des Drehmeßgebers im Ablauf der Antiblockiersteuerung ermittelt. Falls daher die Unterbrechung während der Fahrt auftritt, wird eine Raddrehzahl "0" gemessen, weil der Drehmeßgeber kein Spannungssignal abgibt. Dies führt zu der falschen Beur­ teilung, daß das Rad blockiert ist, und bewirkt ein Lösen der Bremse durch das Antiblockiersystem, was der Absicht des Fahrers entgegensteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ richtung zu schaffen, die während des Umlaufs des Meß­ objekts eine Abnormalität bzw. Funktionsstörung des Dreh­ meßgebers, insbesondere eine Leiterunterbrechung an dem Drehmeßgeber ermittelt.

Ferner soll mit der Erfindung eine Fehlfunktion der Anti­ blockiersteuerung durch das zweckdienliche Erfassen einer Funktionsstörung des Drehmeßgebers verhindert werden.

Zur Lösung der Aufgabe hat gemäß Fig. 1 die erfindungs­ gemäße Fehlerermittlungseinrichtung für einen Drehmeß­ geber M 2, der entsprechend dem Umlauf eines Drehkörpers M 1 ein elektrisches Signal erzeugt, eine auf das elek­ trische Signal aus dem Drehmeßgeber ansprechende Rechen­ einrichtung M 3 für das Berechnen einer Drehgeschwindig­ keit bzw. Drehzahl und einer Drehbeschleunigung des Dreh­ körpers M 1, eine Erfassungseinrichtung M 4 zum Erzeugen eines Erfassungssignals in dem Fall, daß die berechnete Drehbeschleunigung größer als ein vorbestimmter Wert ist und die berechnete Drehzahl "0" ist, einen Prüfsignal­ generator M 5, der im Ansprechen auf das Erfassungssignal ein Prüfsignal erzeugt und dieses in den Drehmeßgeber M 2 eingibt, woraufhin dieser ein Rücksignal erzeugt, und eine Fehlerbestimmungseinrichtung (M 6), die eine Änderung des Rücksignals erfaßt und entsprechend der Änderung er­ kennt, daß der Drehmeßgeber M 2 abnormal bzw. fehlerhaft ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er­ läutert.

Fig. 1 ist eine Blockdarstellung zur Erläuterung der Ge­ staltung der Fehlerermittlungseinrichtung.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Fehlerermittlungseinrichtung für einen Drehmeßgeber.

Fig. 3A ist eine Ausschnittsansicht eines Fahrzeugsrades und zeigt die Stelle, an der der Drehmeßgeber angebracht ist.

Fig. 3B ist eine ausführlichere Ansicht des Drehmeß­ gebers.

Fig. 4A bis 4E sind graphische Darstellungen, die die zeitlichen Änderungen eines Meßgeberausgangssignals (4 A), eines Prüfsignals (4 B), eines Rücksignals (4 C), eines Fehlerbestimmungssignals (4 D) und eines weiteren Rück­ signals (4 E) zeigen.

Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm einer bei dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 2 ausgeführten Fehlerermittlungs­ routine.

Fig. 6A und 6B sind graphische Darstellungen von Ände­ rungen der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeugge­ schwindigkeit (6 A) bzw. der Radbeschleunigung (6 B) bei einer Leiterunterbrechung.

Die Fehlerermittlungseinrichtung wird ausführlich anhand des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert.

Bei der Fehlerermittlungseinrichtung nach Fig. 2 ist für ein Rad 2 ein Drehmeßgeber 4 vorgesehen, der mittels einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 6 gesteuert wird. Gemäß den Fig. 3A und 3B hat der Drehmeßgeber 4 einen elektromagnetischen Abnehmer 10, der an einem Achsschenkel 8 angebracht ist, und einen Nabenrotor 14, der an einer Achsennabe 12 angebracht ist, die zusammen mit dem Rad 2 dreht. Der Nabenrotor 14 hat an seinem Umfang viele Vorsprünge 14 a. Der Abnehmer 10 hat einen Permanentmagneten 10 a und eine Spule 10 b, die über eine Drahtleitung 15 mit der Steuereinheit 6 verbunden ist.

Nach Fig. 2 enthält die Steuereinheit 6 eine Impuls­ formerschaltung 16 für das Umsetzen eines Signals aus dem Drehmeßgeber 4 in ein zweckdienlich geformtes Im­ pulssignal, eine auf die Impulse aus der Impulsformer­ schaltung 16 ansprechende bekannte Zentraleinheit 18 zum Berechnen der Drehzahl und der Drehbeschleunigung des Rades 2 und zum Ermitteln irgendeiner Abnormalität bzw. Funktionsstörung des Drehmeßgebers 4, einen Festspeicher (ROM) 20, in dem vorbestimmte Steuerprogramme und ver­ schiedenerlei Anfangsdaten gespeichert sind, einen Ar­ beitsspeicher (RAM) 22 für das zeitweilige Speichern von Daten, einen Prüfsignalgenerator 24 und einen Analog/ Digital-Wandler 28. Der Prüfsignalgenerator 24 enthält einen Transistor 24 a und eine Diode 24 b, welche auf ein Ausgangssignal der Zentraleinheit 18 derart ansprechen, daß für die Untersuchung des Zustands des Drehmeßgebers 4 ein Rechteck-Impulssignal mit der Spannung Vcc erzeugt und an die Leitung 15 angelegt wird. Der Analog/Digital- Wandler 28 nimmt das Antwort- bzw. Rücksignal aus der Leitung 15 auf und setzt es in ein digitales Signal für die Verarbeitung durch die Zentraleinheit 18 um.

Das Ausgangssignal des Drehmeßgebers 4 stellt gemäß Fig. 4A ein sinusförmiges Signal dar. Dieses Ausgangssignal wird durch die Impulsformerschaltung 16 in Impulssignale umgesetzt, deren Anzahl in einem vorbestimmten Zeitinter­ vall gezählt wird, um dadurch die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl V und die Drehbeschleunigung AV des Rades zu ermitteln. Die Drehzahl V wird durch das Zählen einer Anzahl N 1 von während einer vorbestimmten Zeitdauer T 1 erzeugten Impulssignalen ermittelt. Damit wird die Dreh­ zahl V folgendermaßen berechnet:

V = K 1 · n 1/T 1, wobei K 1 ein geeignetes Koeffizient ist. Andererseits wird die Drehbeschleunigung AV dadurch ermittelt, daß Impulsanzahlen N 1, N 2, . . ., Nn für jeweilige Zeitperioden T 1 gezählt werden und Differenzen zwischen nebeneinanderliegenden Impulsanzahlen, nämlich Differenzen
Δ AV 1 = N 2 - N 1, Δ AV 2 = N 3 - N 2, Δ AVn = Nn + 1 - Nn
berechnet werden. Auf diese Weise ergibt sich die Drehbeschleunigung AV durch das Multiplizieren der Differenzen Δ AV 1, Δ AV 2, . . ., Δ AVn mit einem geeigneten Koeffizienten K 2.

Anhand des Ablaufdiagramms in Fig. 5 wird nun das von der Steuereinheit 6 ausgeführte Fehlerermittlungsprogramm erläutert.

Diese Routine wird wiederholt in vorbestimmten Zeitab­ ständen ausgeführt. Zuerst wird bei einem Schritt 100 ermittelt, ob gerade die Antiblockiersteuerung aus­ geführt wird. Falls die Antiblockiersteuerung nicht aus­ geführt wird, wird die Routine beendet. Wenn andererseits gerade die Antiblockiersteuerung ausgeführt wird, werden bei einem Schritt 110 aus der Anzahl der Impulse aus der Impulsformerschaltung 16 die Drehzahl V und die Dreh­ beschleunigung AV berechnet. Danach wird bei einem Schritt 120 ermittelt, ob der Absolutwert | AV | der be­ rechneten Drehbeschleunigung AV größer als ein vorge­ wählter Bezugswert | AG | ist Dieser Schritt wird deshalb ausgeführt, weil gemäß der Darstellung in den Fig. 6A und 6B bei einer Leiterunterbrechung die erfaßte Dreh­ beschleunigung AV weitaus größer als die Beschleunigung wird, die normalerweise während des Bremsens oder bei dem Blockieren des Rades entsteht. Falls das Ermittlungs­ ergebnis "Nein" ist, wird die Routine beendet. Wenn je­ doch die absolute Drehbeschleunigung | AV | höher als der Bezugswert | AG | ist, wird im weiteren bei einem Schritt 130 ermittelt, ob die Drehzahl V des Rades "0" ist. Dieser Schritt wird ausgeführt, weil bei der Leiterunter­ brechung die ermittelte Drehzahl V zu "0" wird. Falls dabei das Ermittlungsergebnis "Nein" ist, wird die Routine beendet. Falls jedoch die Drehzahl "0" ist, wird bei einem Schritt 140 von der Zentraleinheit 18 ein Sig­ nal an den Prüfsignalgenerator 24 abgegeben, um an diesem das Erzeugen eines Meß- bzw. Prüfsignals in Form eines Rechteckimpulses D 1 mit der Spannung Vcc gemäß Fig. 4B herbeizuführen. Das Prüfsignal D 1 wird dann über die Leitung 15 zu dem Drehmeßgeber 4 gesendet.

Danach wird bei einem Schritt 150 ein von dem Drehmeß­ geber 4 auf das Prüfsignal D 1 hin abgegebenes Antwort­ bzw. Rücksignal über den Analog/Digital- bzw. A/D-Wandler 28 in die Zentraleinheit 18 eingegeben. Das Rücksignal zeigt an, ob die Leitungsführung unterbrochen ist oder nicht. Die jeweils bei der Unterbrechung oder bei durch­ gehender Leitungsführung ohne Unterbrechung auftretenden Rücksignale D 2 und D 3 sind in den Fig. 4C bzw. 4E dar­ gestellt. Bei einem nachfolgenden Schritt 160 wird dann ermittelt, ob die Spannung V 2 oder V 3 des Rücksignals D 2 oder D 3 höher als ein vorgewählter Schwellenwert Vth ist. Mit diesem Schritt wird durch Versuch die Abnor­ malität bzw. Funktionsstörung oder Unterbrechung des Drehmeßgebers 4 ermittelt.

Wenn eine Leiterunterbrechung in dem Drehmeßgeber 4 vor­ liegt, hat das Rücksignal D 2 eine Spannung, die höher als der Schwellenwert Vth ist. Wenn jedoch der Drehmeß­ geber 4 keine Leiterunterbrechung hat, hat das Rücksignal D 3 eine Spannung, die niedriger als der Schwellenwert Vth ist, da ein Anschluß des Drehmeßgebers 4 mit Masse verbunden ist. Durch das Vergleichen der Spannung des Rücksignals D 2 oder D 3 mit dem Schwellenwert Vth kann gemäß Fig. 4D eine Funktionsstörung bzw. ein Fehler des Drehmeßgebers 4 bestimmt werden.

Wenn die Spannung des Rücksignals niedriger als der Schwellenwert Vth ist, wird bei einem Schritt 170 ermit­ telt, ob seit dem Erzeugen des Prüfsignals D 1 eine vorbe­ stimmte Zeit T 1 abgelaufen ist. Dieser Schritt wird aus­ geführt, weil bei der Datenumsetzung in dem A/D-Wandler 28 eine Zeitverzögerung Δ T gemäß Fig. 4C und Fig. 4E entsteht. Infolge dieser Umsetzungsverzögerung ist gemäß der Darstellung in Fig. 4C und 4E das Rücksignal D 2 oder D 3 gegenüber dem Rechteck-Prüfsignal D 1 verformt. Wenn eine Unterbrechung vorliegt, übersteigt die Spannung des Rücksignals D 2 den Schwellenwert Vth innerhalb der vor­ bestimmten Zeitspanne T 1, so daß das Programm zu dem Schritt 130 zurückkehrt. Falls jedoch die Spannung des Rücksignals nach der Zeitspanne T 1 den Schwellenwert Vth nicht überstiegen hat, ist anzunehmen, daß in dem Drehmeßgeber 4 keine Unterbrechung vorliegt, so daß daher die Routine beendet wird.

Wenn bei dem Schritt 160 die Spannung des Rücksignals als über dem Schwellenwert Vth liegend ermittelt wird, wird bei einem Schritt 180 wieder ermittelt, ob die Rad­ drehzahl V "0" ist. Dieser Schritt wird in Anbetracht der Umsetz-Verzögerungszeit Δ T des Wandlers 28 ausge­ führt, da ohne diese Bestätigung bei dem Schritt 180 der Drehmeßgeber 4 fälschlich als abnormal bestimmt wird, falls innerhalb dieser Zeitvergrößerung Δ T der Drehmeß­ geber 4 wieder das Ausgangssignal abgibt. Wenn bei dem Schritt 180 die Unterbrechung des Drehmeßgebers 4 bestätigt wird, werden bei einem Schritt 190 die not­ wendige Maßnahmen gegen die Abnormalität bzw. Funktions­ störung getroffen; Beispielsweise wird bei dem Schritt 190 die Funktionsstörung bzw. Unterbrechung in einem ge­ eigneten Speicher abgespeichert, während die Verwendung des Ausgangssignals des Drehmeßgebers 4 für das Berechnen der Raddrehzahl V bei der Antiblockiersteuerung gesperrt wird.

Wenn gemäß der vorstehenden Erläuterung bei dem beschrie­ benen Ausführungsbeispiel der Absolutwert der Drehbe­ schleunigung AV höher als der vorbestimmte Bezugswert | AG | ist und die Drehzahl V "0" ist, besteht der Ver­ dacht, daß in dem Drehmeßgeber 4 eine Leiterunterbrech­ ung vorliegt, so daß daher an die mit dem Drehmeßgeber 4 verbundene Leitung 15 des Prüfsignal D 1 angelegt wird. Dann wird die Spannung des Antwort- bzw. Rücksignals aus dem Drehmeßgeber 4 mit dem Schwellenwert Vth verglichen. Wenn die Spannung höher als der Schwellenwert Vth ist, ist anzunehmen, daß in dem Drehmeßgeber 4 eine Unter­ brechung vorliegt, zu deren Bestätigung im weiteren wieder die Drehzahl V geprüft wird, um zu ermitteln, ob sie "0" ist oder nicht. Daher wird dann, wenn das Aus­ gangssignal des Drehmeßgebers 4 die Drehzahl "0" anzeigt, auf genaue Weise ermittelt, ob dies durch eine Unter­ brechung in dem Drehmeßgeber 4 verursacht ist oder nicht; Dadurch ist eine angemessene Antirutsch- bzw. Anti­ blockiersteuerung sichergestellt.

Die Fehlerermittlungseinrichtung gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist zwar nur zu der Antiblockiersteuerung in Beziehung gesetzt, jedoch ist die gleiche Gestaltung auch bei einer Traktionssteuerung bzw. Zugkraft- oder Antischlupfsteuerung anwendbar. Ferner besteht hinsichtlich des Drehkörpers, an dem der Drehmeßgeber angebracht ist, keine Einschränkung auf das Rad. Vielmehr kann der Drehkörper irgendein anderer Dreh­ körper wie beispielsweise die Kurbelwelle der Maschine sein.

Es wird eine Fehlerermittlungseinrichtung für das Er­ mitteln einer Leiterunterbrechung eines Drehmeßgebers angegeben. Wenn die aus den Signalen des Drehmeßgebers berechnete Drehbeschleunigung höher als ein vorbestimmter Beschleunigungswert ist und die aus den Signalen des Dreh­ meßgebers berechnete Drehzahl "0" ist, wird an eine an den Drehmeßgeber angeschlossene Leitung ein Prüfsignal angelegt. Um zu ermitteln, ob der Drehmeßgeber fehler­ haft ist, nämlich ob in dem Drehmeßgeber eine Unter­ brechung vorliegt, wird eine Änderung des Pegels des Prüf­ signals überprüft.

Claims (6)

1. Fehlerermittlungseinrichtung für einen Dreh­ meßgeber, der entsprechend dem Umlauf eines Drehkörpers ein elektrisches Signal erzeugt, gekennzeichnet durch eine auf das elektrische Signal aus dem Drehmeßgeber (M 2; 4) ansprechende Recheneinrichtung (M 3; 18) zum Be­ rechnen einer Drehzahl (V) und einer Drehbeschleunigung (VA) des Drehkörpers (M 1; 2), eine Erfassungseinrichtung (M 4; 18), die ein Erfassungssignal erzeugt, wenn die be­ rechnete Drehbeschleunigung über einen vorbestimmten Wert (AG) liegt und die berechnete Drehzahl "0" ist, einen Prüfsignalgenerator (M 5; 24), der im Ansprechen auf das Erfassungssignal ein Prüfsignal (D 1) erzeugt und in den Drehmeßgeber eingibt, woraufhin dieser ein Rücksignal (D 2, D 3) erzeugt, und eine Fehlerbestimmungseinrichtung (M 6; 18, 28), die eine Änderung des Rücksignals erfaßt und entsprechend der Änderung bestimmt, daß der Drehmeß­ geber fehlerhaft ist.

2. Fehlerermittlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Erfassungsein­ richtung (M 4; 18) herangezogene vorbestimmte Wert (AG) höher als ein Wert der Drehbeschleunigung (AV) ist, der von dem Drehkörper (M 1. 2) während dessen normaler Funk­ tion erreicht wird.

3. Fehlerermittlungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmeßgeber (4) eine Spule (10 b) enthält, die das elektrische Signal abgibt, daß der Prüfsignalgenerator (24) ein erstes Impulssignal (D 1) mit einer Spannung in Höhe eines vorbestimmten Werts (Vcc) erzeugt, welches an die Spule als Prüfsignal ange­ legt wird, und daß die Fehlerbestimmungseinrichtung (18, 28) eine Impulsaufnahmestufe (28) zur Aufnahme des von dem Drehmeßgeber auf das erste Impulssignal (D 1) hin er­ zeugten Rücksignals (D 2, D 3) und eine Fehlererkennungs­ stufe (18) aufweist, die dann, wenn die Spannung (V 2) des aufgenommenen Rücksignals (D 2) höher als eine vorbe­ stimmte Schwellenwertspannung (Vth) ist, den Drehmeßgeber als fehlerhaft bestimmt.

4. Fehlerermittlungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsaufnahmestufe einen Analog/Digital-Wandler (28) zum Digitalisieren des Rück­ signals (D 2, D 3) aufweist.

5. Fehlerermittlungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlererkennungsstufe (18) dann, wenn die Spannung (V 2) des Rücksignals (D 2) höher als die vorbestimmte Schwellenwertspannung (Vth) ist, und die berechnete Drehzahl (V) noch "0" ist, den Meßwertgeber (4) als fehlerhaft bestimmt.

6. Fehlerermittlungseinrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den Drehmeßgeber (M 2; 4) ansprechende Antiblockiersteuer­ einheit während des Bremsens die Drehung eines Fahrzeug­ rades entsprechend der Fehlererkennung steuert.