JP4040096B2 - 電磁妨害雑音を検知する装置 - Google Patents

Description

従来技術
アンチロック制御システム（ＡＢＳ）又は駆動スリップ制御システム（ＡＳＲ）、（ＡＢＳＲ）又は走行ダイナミック制御（ＦＤＲ）を装備している車両には通常４つの回転数センサが使用される。これら４つの回転数センサは個々のホイールに配属される。回転数センサは通常は誘導制御測定器であり、この誘導性測定器の出力信号は正弦波状の経過を有する。処理の後で方形状のパルス列が得られる。個々のパルスの乃至は個々のパルス側縁の時間的間隔から当該ホイールの回転数が検出される。
回転数センサから得られる情報は制御器、例えばＡＢＳ制御器に供給され、この制御器は検出されたホイール回転数に基づいて必要な制御処置を実施する。回転数センサの間違った出力信号は制御を損なうので、回転数センサから供給される信号は実際にホイールの回転数から由来しできるだけ妨害をうけた信号ではないことが保証されなければならない。誘導性回転数センサは外部の影響、例えば公共の電力供給網によるフィールド変化にとりわけ敏感に反応する。このフィールド変化は公知のように５０又は６０Ｈｚの周波数を有する。このような電力供給網によって回転数センサでは検出すべき制御パラメータすなわち検出すべき回転数に相応しない信号が形成される。このような信号は妨害雑音と呼ばれる。電磁妨害雑音は回転数センサにおいて発生するだけではなく一般に誘導センサ、例えばエンジン制御などの際の距離や角度変化を測定するためのセンサにおいても発生する。とりわけ車両で使用する場合には、誘導性妨害雑音を検知し、誘導性妨害雑音によって発生する信号が間違って有効信号として使用されることを排除する処置が講じられなければならない。
電力供給網の電磁界による誘導性測定器における妨害雑音の検知を実施し、この検知の際にこの妨害雑音によって望ましくない制御状態が発生しないことを保証する処置をアンチロック制御システム自体が講ずるアンチロック制御システムは、ドイツ特許出願公開第１９５０３２７１．３号から公知である。この公知のアンチロック制御システムでは、制御に必要な車両基準速度がホイール回転数センサの出力信号から求められる。評価される信号の周波数がほぼ５０〜６０Ｈｚのクリティックな領域に存在することが検知されるやいないや、付加的な手段が講じられる。この付加的な手段は、妨害雑音が基準速度計算のエラーを引き起こすことを防止する。
電力供給網の電磁妨害雑音により発生する信号は、不利な場合には、とりわけ回転数センサによって全く信号が発生されてはならない場合に、つまり車両が停止しているか又は２．７５Ｋｍ/ｈより下の速度領域にある場合に現れる。５０又は６０Ｈｚの周波数を有する妨害された信号は、とりわけほぼ５〜１５Ｋｍ/ｈの速度の際に今日使用されているブレーキ制御器において若干の問題を引き起こす原因となる。どの程度の速度がとりわけクリティックであるかは、様々なパラメータ、例えばホイールの円周の長さ、測定器により走査されるディスクの歯の数などに依存する。電磁妨害雑音の振幅は通常は１５０ｍＶより下である。回転数センサの信号は５０〜６０Ｈｚの周波数の場合にはボルト（Volt）領域にあるはずである。このそれ自体は公知の事態から出発して、本発明の課題は、例えば公共の電力供給網に起因する５０〜６０Ｈｚの領域の電磁妨害雑音を確実に検知し、所属の情報を後続の制御部に供給する前に確実に抑圧又は補償することである。この課題は請求項１の特徴部分記載の構成を有する電磁妨害雑音検知装置によって解決される。
発明の利点
電磁妨害雑音検知のための本発明の装置は、妨害雑音をとりわけ確実に有効信号から区別できるという利点を有する。これにより、同時に後続の処理装置、例えばＡＢＳ，ＡＢＳＲ又はＦＤＲのための後続の制御器においてエラー情報が処理されない、ということが保証される。この利点は、別々の３つの検査が行われることによって得られる。第１の検査では、妨害雑音検知の基本前提条件として、測定器によって供給される信号の周期が測定される。この周期が若干のトレランスを含む予期される妨害雑音の周期と一致する領域内にある場合、記録された信号は妨害雑音である可能性があるということが検知される。しかし、本物の信号であるもあるかもしれない場合、第１の検査に続いてさらに別の検査が行われる。この場合、第２の検査として、この記録された信号経過が妨害雑音の際に予期されるような信号経過かどうかが評価される。この検査は次のような認識に基づいている。すなわち、妨害雑音が発生するかぎり、センサ信号は、僅かな車両速度又は車両速度０の場合すなわち出力信号の周波数が最小である条件下では特徴的に変化するという認識に基づいている。このような特徴的な信号経過が検知される場合、この記録された信号はすでに大きな確率で妨害雑音である。しかし、妨害雑音であることを完全に確実にするために、第３の検査で妥当性検査が実施される。この妥当性検査では検査される信号は同時に測定された他の信号、例えば１つ又は複数の他のホイール回転数測定器からの他の信号と比較される。この第３の検査によってもこの検査された信号が正常の信号ではないと識別されてはじめてこの信号は妨害雑音であるということになり、当該信号は後続処理から排除される。この後で例えば代替信号が使用されるか又はこの妨害された信号を妥当な方向で修正される。
本発明の他の利点は従属請求項に記載された構成によって得られる。とりわけ有利なのは、妨害雑音検知ならびに妨害雑音によって発生される信号の誤った使用を防ぐための後続の処置が独自の処理手段、例えば別個のマイクロプロセッサ又は制御プロセッサに予め格納されたモジュールにおいて実施されることである。このことは妨害雑音対策が制御器自体においてはじめて講じられる公知の解決法に対して次のような利点を有する。すなわち、任意の制御器を使用することができ、これらの任意の制御器に既に信頼性に関して検査されたセンサ出力信号が供給されるという利点を有する。
さらに別の本発明の利点は、妨害雑音検知は車両の駆動形式に依存せずに、すなわち車両がリアホイール駆動であるかフロントホイール駆動であるか４輪駆動であるかに依存せずに使用可能であるということである。センサホイールの歯の数は重要ではない。つまりクリティックな信号周波数を供給しない歯の数を選択する必要はない。有利には、妨害雑音検知及び間違った信号を抑圧するために必要な手段を含む速度処理をソフトウェアによる解決として実施できる。
図面
本発明の実施例を図面に図示し、以下の記述において詳しく説明する。図１は電磁妨害雑音検知のための本発明の装置のブロック線図である。図２ａ及び図２ｂには時間の上に回転数センサの出力信号ならびに処理信号を示している。グラフィック１には有効信号なしの妨害雑音の場合に発生する信号経過が示されている。グラフィック２には有効信号ならびに重畳された妨害雑音が存在する場合の信号経過が示されている。図３では検査方法をフローチャートとして図示している。図４ａ及び図４ｂには妨害雑音の場合の特徴的な信号経過を示す。図４ａには妨害雑音の結果としての周波数のジャンプの例が示され、図４ｂには妨害雑音の結果としての周波数のゆっくりとした段階的上昇が示されている。
説明
図１には本発明の妨害雑音検知が行われる装置の実施例が図示されている。この例では測定器１０例えば回転数センサによって歯車１１を走査する。この歯車１１は例えばホイールのシャフトと結合されており、このホイールと同期して回転する。この測定器１０の出力信号はＵ１によって示されている。この出力信号は妨害雑音処置を有する速度処理部１２に供給される。この妨害雑音処置を有する速度処理部１２は例えばマイクロプロセッサとして形成されている。この妨害雑音処置を有する速度処理部１２の出力信号はＵ２として示されている。この出力信号は制御器１３に供給され、この制御器１３は例えばＡＢＳ制御器，ＡＢＳＲ制御器又はＦＤＲ制御器でもよい。信号Ｕ２はすでに修正されており、従って妨害雑音による信号成分をもはや有していないので、制御器１３では妨害雑音信号成分を抑圧又は無視のためのさらに別の処置を講ずる必要はない。
図１に図示されている例にはただ１つの測定器１０が記載されている。通常のアンチロックシステム、駆動スリップ制御又は走行ダイナミック制御においては複数の測定器１０及び歯車１１が存在し、通常は車両の各ホイールにこのような測定器１０ならびに歯車
１１がある。しかし、図１に図示された装置は上述した制御システムに限定されるものではなく、とりわけ５０又は６０Ｈｚを有する電磁界により妨害雑音が発生する任意のセンサシステムに拡張できる。
信号Ｕ１は図１の実施例では周期的な経過を有する。この周期は歯車１１の速度ならびにこの歯車の歯の数に依存する。妨害雑音がない場合には、この信号Ｕ１は通常はまったく同じ形状の信号である。後続処理の前にこの信号は方形信号に変換される。この際、通常はコンパレータでトリガ閾値と比較し、それぞれ上側のトリガ閾値及び下側のトリガ閾値でスイッチングが行われる。
図２ａには測定器１１の出力信号Ｕ１が時間の上に示されている。グラフィック１に示された信号は専ら電力供給網の磁界による電磁妨害雑音によって生成された信号である。グラフィック２に示された信号では正規の回転数センサ信号に妨害雑音信号が重畳されている。
上側のトリガ閾値を上回るか又は下側のトリガ閾値を下回る都度にコンパレータはスイッチングする。このコンパレータは妨害雑音処置を有する速度処理部１２の構成部分であり、図２ｂに図示された方形波信号経過がその都度発生する。
妨害雑音が本物の信号なしで存在する場合には、コンパレータはトリガ閾値でスイッチングする。このスイッチングは妨害雑音によって引き起こされる。普通の回転数センサを使用すると、妨害雑音単独の場合の電圧振幅はミリボルト領域にある。これに対して車両が発進すると、歯車１１の回転によって測定器１０には信号が発生される。この信号の振幅は、５０Ｈｚ乃至は６０Ｈｚの周波数に相応する速度の領域にあってはるかに大きくボルト領域にある。この信号に重畳される妨害雑音は実際にはもはやこのコンパレータのスイッチングには影響を与えない。ここから次のことが推論できる。すなわち、妨害雑音は停止中の車両又は非常に低速の場合にしか妨害的に作用しない、ということが推論できる。この速度の場合、測定器の信号の周波数はｆｍｉｎより下である。このような速度領域ではセンサはまだ確実に有効な信号を供給しない。今日のＡＢＳシステム，ＡＢＳＲシステム又はＦＤＲシステムにおけるセンサの場合、この領域はほぼ２．５Ｋｍ/ｈの車両速度である。後でより詳しく説明するように、上述の推論は妥当性検査として使用される。
ホイール速度を求めるために、処理された信号の周期が評価される。妨害信号がこの時点ですでに確実に検知されマスキングされるならば、検出される速度は実際の速度であることが保証される。
記録された信号が本物の信号であるかどうか、又は妨害雑音であるかどうかを検査する際には次に詳しく説明する方法が実施される。個々のステップはここでは図３に図示されたフローチャートに基づいて詳しく説明される。実施例として次のようなシステムが選択される。すなわち、自動車において各ホイールに又は少なくとも２つのフロントホイール及び後車軸のディファレンシャルに誘導センサが配属され（３センチ車両）、この誘導センサがそれぞれ回転する歯車を走査し、ホイール速度に依存する周期的な出力信号を送出するシステムが選択される。妨害雑音検知自体はマイクロプロセッサ又はモジュールによって行われる。このマイクロプロセッサ又はモジュールは有利には後続の制御器の構成部分ではない。３つ乃至は４つの回転数センサは全て妨害雑音のために検査される。
上述のマイクロプロセッサでは検査において妨害雑音問題の発生の基本前提条件が満たされているかどうかが検査される。このためにセンサ信号の周期が測定される。この周期が予期される妨害雑音の周期プラスマイナス所定のトレランスと一致する場合には、妨害雑音の可能性がある。しかし、これはまた本物の信号であるかもしれないので、この第１の検査に続いてさらに別の検査が行われる。このさらに別の検査は拡張された信号評価と見なされる。図３から見て取れるように、基本前提条件の検査のために第１のステップＳ１でホイール回転数センサの信号が読み込まれる。ステップＳ２でこの信号の周期が検出される。この検出された周期が予期されるトレランスを含む予期される妨害雑音の周期と相応しない場合、この信号は正しいものとして識別され、後続の制御器、例えばＡＢＳ制御器に入力パラメータ乃至は実際値パラメータとして供給され（Ｓ８）、当該信号に対する妨害雑音検知は終了される。これに対して、ステップＳ２でこの周期が予期される妨害雑音の周期プラスマイナス所定のトレランスと一致することが識別された場合、ステップＳ３で第２の検査が実施される。この第２の検査では当該信号が妨害雑音に特有の信号経過を有するかどうかが検査される。この方法は次の認識に基づいている。すなわち、有効信号が欠けている場合、つまり最小値より下のホイール速度の場合の妨害雑音信号は特徴的な経過を有する、という認識に基づいている。この特徴的な信号経過は次に図４ａ及び図４ｂに基づいて詳しく説明する。図４ａ及び図４ｂにはこの場合速度ではなく所属の周波数が示されている。しかし、速度としても示すことも可能である。
第１の可能な特徴的信号経過は図４ａに示されている。ここでは信号の周波数が時間の上に示されている。信号の周波数はまずｆｍｉｎの値である。これはセンサの最小有効周波数に相応する。周波数ｆは妨害雑音の発生の際に最初は大きな変動幅でいわゆる検知帯Ａ/Ｂの範囲内の値にジャンプする。この信号経過は多数の測定によって検知された。本物の周波数経過、すなわち実際の有効信号から生成される周波数経過にはこのような信号経過はまずあり得ない。
図４ｂには妨害雑音に対する周波数経過が示されている。この周波数経過は実際にしばしば発生する経過に相応する。この経過は上昇するホイール速度に相応し、周波数はまずセンサの最小有効周波数（ｆｍｉｎ）の近傍の領域にある。周波数ｆはその後上昇し、所定の変動幅の範囲内に存在する。この変動幅は検知帯Ｃ/Ｄによって限界付けられている。周波数変化が実際に例えば一定して５０Ｈｚを有する妨害雑音に起因する場合には、妨害雑音によって発生する信号の変動幅は一定時間後には非常に狭くなる。この信号経過の後続の評価の際にこのことが考慮される。
図４ａ及び図４ｂに示されている２つの周波数経過は妨害雑音の際の特徴的な信号経過として妨害雑音検知のために評価される。つまり、瞬時に回転数信号がこれらの特徴的な経過のうちの１つを有するかどうかが検査される。図３記載の方法の中でステップＳ３と記されているジャンプ検知が行われ、信号の周波数が制限Ｕより下にある値、すなわちｆｍｉｎの近傍にある値から直接に制限Ａ及びＢの範囲内の領域にジャンプする場合、ジャンプが検知される。この制限Ａ及びＢの決定は、予期される妨害雑音周波数が確実にこの領域Ａ/Ｂの範囲内にあるように行われる。図４ａに示された周波数経過はまず起こり得ないので、制限Ａ及びＢは、この検知帯Ａ/Ｂが比較的広いように選択される。
図４ａに示されているような周波数ジャンプが発生したことが検知された場合、これは極めて大きな確率で妨害雑音であることが前提とされる。図３に示された方法では次のステップＳ４に移行し、このステップＳ４で第３の検査が行われる。これに対してステップＳ３で図４ａ記載の周波数の特徴的なジャンプが検知されない場合には、ステップＳ５で、この評価される信号が図４ｂに示されているような周波数経過を有しているかどうかが検査される。ステップＳ５におけるこのいわゆる長時間検知は次の考察に基づいて実施される。すなわち、妨害雑音が発生する場合、変動幅は一定時間後に非常に狭くなる。従って、周波数帯Ｃ/Ｄは非常に狭く選択でき、これによって妨害雑音の誤った検知の確率が低下する。この信号は一定時間後に初めて変動しなくなるので、監視はその後でようやく作動される。このために、回転数センサの周波数信号からいわゆるＰＴ１素子によってフィルタリングされた付加的な周波数ｆｇが導出される。ｆ及びｆｇが制限Ｃ/Ｄの範囲内に存在する場合にはじめてこの長時間検知を介して妨害雑音が検知される。この長時間検知の場合に次のことを付加的に前提とする。すなわち、少なくとももう１つの周波数信号は妨害雑音を受けていない、つまりｆｍｉｎの近傍にあるか又は他の周波数信号においてすでに妨害雑音が検知されているかのいずれかのことを付加的に前提とする。さらに両方の周波数ｆ及びｆｇは上方へ移動する傾向があるか又は一定不変でなくてはならない。というのも、周波数の降下は妨害雑音の特徴ではないからである。
ステップＳ５で前述の周波数変化の長時間検知が発生したことが識別される場合、ステップＳ４が同様に作動され、第３の検査が行われる。これに対してステップＳ５で長時間検知が識別されなければ、この信号は正しいものとして識別された後続の制御器に供給される（Ｓ８）。妨害雑音検知はこのサイクルに対して終了される。
ステップＳ４の第３の検査では妥当性検査が行われる。この妥当性検査は同時に測定された他の信号をも考慮の対象とする。これら他の信号は、例えばＡＢＳにおける他のホイール回転数センサ（ＤＦ２，ＤＦＸ：ただしＸ＝３又は４）の信号であるか又はＡＢＳ，ＡＢＳＲ又はＦＤＲとの関連においてもともと存在する信号である。
ステップＳ４の妥当性検査、例えば４つの回転数センサ信号の比較の結果、長時間検知又はジャンプ検知によって推測された妨害雑音が妨害雑音ではないという結論が出た場合、当該信号は有効信号として制御器に供給される。信号が長時間検知又はジャンプ検知によって妨害雑音であると識別されても他の信号のうちの１つが制限の範囲内にもなく有効な信号領域より下にもない場合には、極めて大きな確実性をもって妨害雑音が存在しない。このことから次のことが導き出される：
妨害雑音が存在する場合、全ての４つのセンサが制限の範囲内か又は有効な信号領域より下に存在しなくてはならない。
妨害雑音が推定され、検査される信号がステップＳ４で最終的に妨害雑音に起因する信号であると識別される場合、Ｓ７でこの信号の抑圧又は修正が行われる。これに対してステップＳ４で妥当な信号であると識別されれば、この信号は正しいものとして識別され、後続の制御器、例えばＡＢＳ制御器に入力パラメータ乃至は実際値パラメータとして供給される。妨害雑音が検知された場合、この信号は前述のようにＳ７で処理される。この場合、適当な勾配（０→∞）を有する周波数ｆは周波数ｆｍｉｎに合わせられるか又はジャンプの際にこの信号は抑圧されるかのいずれかである。この修正された信号はその後制御器に供給される。
評価される信号が有効な信号領域の範囲内に存在しかつ帯Ａ/Ｂ乃至はＣ/Ｄよりも大きくなくてはならない第３の制限帯の範囲内に存在しない場合（ヒステリシス）、本物の信号が存在することになり、妨害雑音検知はリセットされる。

Claims (9)

1. 周期的な出力信号を供給する少なくとも２つの誘導性測定器と該測定器の前記信号を評価するための信号評価手段とを有するシステムにおいて電磁妨害雑音を検知する装置において、
   前記電磁妨害雑音を検知するために、評価される信号の周期が予期される周期の範囲内に存在するかどうかが検査され、
   該当する場合には、検出された信号経過が、外部の影響によるフィールド変化によって惹起される妨害雑音に典型的な少なくとも２つの周波数経過を有するかどうかが検査され、
   当該２つの周波数経過における第１の周波数経過は、最小周波数から上限値Ａ及び下限値Ｂにより規定される所定の周波数帯への周波数のジャンプであり、
   第２の周波数経過は、最小周波数から上限値Ｃ及び下限値Ｄにより規定される周波数帯へのゆっくりとした段階的な上昇であり、
   付加的に妥当性検査が少なくとももう１つの検出された信号によって行われ、全ての検査条件が妨害雑音に典型的な結果を供給する場合にのみ妨害雑音が検知されることを特徴とする、電磁妨害雑音を検知する装置。
2. 信号評価はマイクロプロセッサによって又は制御器のマイクロプロセッサに予め格納されるモジュールによって実施され、前記マイクロプロセッサ又は前記モジュールは必要な検査方法を実施することを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 妨害雑音が検知される場合、当該信号は抑圧されるか又は修正され、これによって代替信号が形成され、該代替信号が後続処理のために供給されることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 後続処理は、アンチロック制御システムの制御器、駆動スリップ制御システムの制御器、アンチロック／駆動スリップ結合制御システムの制御器又は走行ダイナミック制御の制御器又は１つより多い誘導性測定器を有するエンジン制御部のような制御器において行われることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 少なくとも２つの誘導性測定器の出力信号が妨害雑音検知のために検査され、その結果は妥当性検査のために検査されることを特徴とする請求項１〜４までのうちの１項記載の装置。
6. 妨害雑音に典型的な信号経過が存在するかどうかの検査を時間上の信号の周波数変化の検査に基づいて行うことを特徴とする請求項１〜５までのうちの１項記載の装置。
7. 上限値Ａと下限値Ｂとの間の周波数は、上限値Ｃと下限値Ｄとの間の周波数帯よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の装置。
8. 周波数経過はフィルタリングされ、検知帯Ｃ／Ｄへの段階的な移行は、このフィルタリングされた周波数も当該検査帯に到達した場合にはじめて行われることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 妨害雑音検知のリセットのために周波数帯が使用され、
   該周波数帯は、「過敏な」検知及びリセットを回避するためにヒステリシスが発生するように、前記値Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤにより制限されることを特徴とする請求項１〜８までのうちの１項記載の装置。

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