DE10133170A1 - Detection of faulty acceleration sensors used in vehicle stability control systems by detection of a missing or low sensor output signals by period scanning of output signals and analysis using a logic circuit - Google Patents
Detection of faulty acceleration sensors used in vehicle stability control systems by detection of a missing or low sensor output signals by period scanning of output signals and analysis using a logic circuitInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bis 3.The invention relates to an acceleration sensor error detector according to the preamble of claims 1 to 3.
Ein Stabilitätskontrollsystem für Fahrzeuge oder VSC-System (VSC = Vehicle Stability Control) steuert ein Fahrzeug anhand von Informationen eines Sensors zur Bestimmung der Beschleunigung in Fahrtrichtung, d. h. der Beschleunigung des Fahrzeugs in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung, eines Be schleunigungssensors zur Erfassung der Querbeschleunigung, d. h. der Be schleunigung des Fahrzeugs nach links und nach rechts, und eines Sensors zur Bestimmung der Giergeschwindigkeit, die alle in einem Fahrzeug eingebaut sind, sowie anhand der Informationen über die Umdrehung der einzelnen Räder, des Einschlagwinkels des Lenkrads usw., derart, daß an bestimmten Rädern automatisch eine Bremskraft erzeugt wird, wenn die Beschleunigung des Fahrzeugs in eine Richtung, die mit der vom Fahrer des Fahrzeugs beabsichtigten Richtung nicht übereinstimmt, einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Wenn beispielsweise die Beschleunigung nach vorn und nach rechts zunimmt und die Giergeschwindigkeit gegen den Uhrzeigersinn über einen vorgegebenen Grenzwert ansteigt, erzeugt das VSC-System automatisch eine Bremskraft am hinteren linken Rad, so daß das ursprüngliche Verhalten des Fahrzeugs wiederhergestellt wird, bevor dieses vom Fahrer nicht mehr kontrollierbar ist.A stability control system for vehicles or VSC system (VSC = Vehicle Stability Control) controls a vehicle based on information a sensor for determining the acceleration in the direction of travel, d. H. the Acceleration of the vehicle in the forward or backward direction, a Be acceleration sensor for detecting the lateral acceleration, d. H. the Be acceleration of the vehicle to the left and to the right, and a sensor for Determination of the yaw rate, which are all installed in a vehicle, and based on the information about the rotation of the individual wheels, the Steering angle of the steering wheel, etc., such that on certain wheels a braking force is automatically generated when the acceleration of the Vehicle in a direction that is intended by the driver of the vehicle Direction does not match, exceeds a predetermined limit. For example, if the acceleration to the front and to the right increases and the yaw rate counterclockwise over a given one Limit increases, the VSC system automatically generates a braking force on rear left wheel, so that the original behavior of the vehicle is restored before the driver can no longer control it.
Wie oben erwähnt wurde, werden im VSC-System die Beschleunigungssensoren und der Giergeschwindigkeitssensor verwendet, um den Zustand des Fahrzeugs zu erfassen. Jeder Beschleunigungssensor ist ge wöhnlich so konstruiert, daß die Verschiebung eines Gewichts im Sensor, das durch mehrere Federn gelagert ist, physikalisch erfaßt wird. Wenn sich jedoch das Gewicht des Beschleunigungssensors aus irgendwelchen Gründen nicht bewegen kann, kann der Fahrzeugzustand nicht mehr genau erfaßt werden, so daß die Steuerung durch das VSC-System fehlerhaft abläuft.As mentioned above, in the VSC system the Accelerometers and the yaw rate sensor used to to record the condition of the vehicle. Every acceleration sensor is ge usually constructed so that the displacement of a weight in the sensor, the is supported by several springs, is physically detected. However, if that is Do not move the accelerometer weight for any reason can, the vehicle condition can no longer be detected precisely, so that Control by the VSC system is faulty.
Das Gieren entspricht einer um den Fahrzeugschwerpunkt in einer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs senkrechten Ebene hervorgerufenen Drehbeschleu nigung. In der vorliegenden Beschreibung werden sowohl die Beschleunigungs sensoren in Fahrtrichtung und in seitlicher Richtung als auch der Giergeschwin digkeitssensor als Beschleunigungssensoren bezeichnet.Yaw corresponds to one around the center of gravity in one Direction of travel of the vehicle vertical plane caused spin nigung. In the present description, both the acceleration sensors in the direction of travel and in the lateral direction as well as the yaw rate digkeitssensor referred to as acceleration sensors.
Manche VSC-Systeme enthalten eine Einrichtung zur physikalischen Erfassung des Zustands, bei dem das Gewicht des Beschleunigungssensors festsitzt. In einem solchen System, das ein Ausgangssignal eines solchen Beschleunigungssensors verwendet, wird der fehlerhafte Betrieb des Beschleuni gungssensors anhand derjenigen Ausgangsgröße der Erfassungsvorrichtung, die einem festsitzenden Gewicht entspricht, bestimmt. Ferner sind aus JP H04-110267-A, JP H07-033037-A und JP H07-196029-A Techniken bekannt, die einen Fehlerzustand eines Beschleunigungssensors durch Schätzen der Be schleunigung anhand der Fahrgeschwindigkeitsänderung und durch Vergleichen der geschätzten Beschleunigung mit der Ausgangsgröße des im Fahrzeug einge bauten Beschleunigungssensors erfassen. Ferner ist in JP H08-136572-A eine Technik offenbart, die sich auf die Korrektur einer Zwischenposition eines Be schleunigungssensors bezieht und nach der die Ausgangsgröße des im Fahrzeug eingebauten Sensors durch Schätzen des vom Fahrzeugmotor abgegebenen Drehmoments korrigiert wird.Some VSC systems include a physical facility Detection of the condition in which the weight of the acceleration sensor tight. In such a system, which is an output signal of such Accelerometer is used, the incorrect operation of the accelerator tion sensor based on the output variable of the detection device, the corresponds to a fixed weight. Are also off JP H04-110267-A, JP H07-033037-A and JP H07-196029-A techniques known the an error state of an acceleration sensor by estimating the loading acceleration based on the change in driving speed and by comparison the estimated acceleration with the output quantity of the in the vehicle built acceleration sensor. Furthermore, in JP H08-136572-A Technology disclosed, which is based on the correction of an intermediate position of a loading acceleration sensor relates and according to the output quantity of the in the vehicle built-in sensor by estimating the output from the vehicle engine Torque is corrected.
Der physikalische Detektor des Fehlerzustands eines Beschleunigungs sensors infolge des Festsitzens seines Gewichts kann den Fehler nicht erfassen, wenn der Pegel des Meßsignals des Beschleunigungssensors niedrig ist. Die Meßempfindlichkeit des physikalischen Fehlerdetektors ist nämlich gering, wenn die zu messende Beschleunigung gering ist, wobei eine Fehlererfassung erst dann möglich wird, wenn die Beschleunigung größer wird. Um bei geringer zu messender Beschleunigung eine Fehlererfassung zu ermöglichen, muß sowohl die Präzision in der Entwicklung als auch in der Fertigung des Fehlerdetektors erhöht werden, wodurch der Beschleunigungssensor teuer wird.The physical detector of the fault condition of an acceleration sensors due to stuck weight cannot detect the error, when the level of the measurement signal of the acceleration sensor is low. The Measurement sensitivity of the physical error detector is namely low if the acceleration to be measured is low, with an error detection only then becomes possible when the acceleration increases. To be less measuring acceleration to enable error detection must both the precision in the development as well as in the manufacture of the fault detector can be increased, making the acceleration sensor expensive.
Ferner erfordert ein solcher physikalischer Detektor eines Beschleunigungssensors eine entsprechend umfangreichere Hardware. Das heißt, daß die Größe des physikalischen Detektors zunimmt. Es besteht die Möglichkeit, daß der physikalische Detektor des Beschleunigungssensors selbst fehlerhaft ist. Da eine VSC-Vorrichtung, die ein Ausgangssignal eines solchen Sensors verwen det, ausfallsicher gegen Fehler des physikalischen Detektors ausgelegt ist, kann der Fall eintreten, daß diese infolge eines Fehlers des physikalischen Detektors, obwohl der Beschleunigungssensor normal arbeitet, nicht mehr in geeigneter Weise betrieben werden kann.Furthermore, such a physical detector requires one Accelerometer a correspondingly more extensive hardware. This means, that the size of the physical detector increases. There is a possibility that the physical detector of the acceleration sensor itself is faulty. Because a VSC device that use an output signal from such a sensor det, is designed to be fail-safe against errors in the physical detector the case that they occur as a result of an error in the physical detector, although the accelerometer is working normally, it is no longer suitable Way can be operated.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Beschleunigungssensor- Fehlerdetektor nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bis 3 zu schaffen, der eine Anomalie des Beschleunigungssensors für eine VSC-Vorrichtung, die ein Ausgangssignal des Beschleunigungssensors verwendet, erfaßt, ohne irgendeine spezifische Erfassungsvorrichtung zu erfordern.The object of the invention is therefore to provide an acceleration sensor To provide an error detector according to the preamble of claims 1 to 3, the one Anomaly of the acceleration sensor for a VSC device that a Output signal from the acceleration sensor used, detected without any to require specific detection device.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil eines der Ansprüche 1 bis 3 gelöst.This task becomes one of the distinctive parts Claims 1 to 3 solved.
Hierbei ist die Software des Fehlerdetektors erweitert, ohne seitens des Beschleunigungssensors oder seitens der VSC-Vorrichtung einen höheren Hardware-Aufwand zu erfordern.Here, the software of the error detector is expanded without the part of Accelerometer or on the part of the VSC device a higher Require hardware overhead.
Der Beschleunigungssensor ist auch bei niedrigem Pegel des Sensorsignals sicher. Für die VSC-Vorrichtung kann ein preiswerter Sensor verwendet werden, so daß sie insgesamt wirtschaftlicher ist, d. h. es wird eine hochqualitative, preiswerte VSC-Vorrichtung geschaffen, die einen physikalischen Fehlerdetektor verwendet und so konzipiert ist, daß der Fehlerdetektor einen Fehler des Beschleunigungssensors grob erfaßt, wenn der Meßsignalpegel des physikalischen Detektors hoch ist.The acceleration sensor is also at a low level Sensor signal safe. An inexpensive sensor can be used for the VSC device be used so that it is more economical overall, d. H. it will be one high quality, inexpensive VSC device created that a physical Fault detector used and is designed so that the fault detector one Accelerometer error roughly detected when the measurement signal level of the physical detector is high.
Obwohl der Fehlerdetektor so konzipiert ist, daß er in eine Stabilitätskontrollvorrichtung als Teil ihrer Logik eingebaut werden kann, kann dieser auch als getrennte Einheit verwendet werden. Although the error detector is designed to fit into a Stability control device can be installed as part of their logic this can also be used as a separate unit.
Gemäß einer ersten Ausführungsform umfaßt ein Beschleunigungssensor- Fehlerdetektor, der gemeinsam mit einem Beschleunigungssensor in Fahrtrichtung oder in seitlicher Richtung oder mit einem Gierge schwindigkeitssensor verwendet werden kann, eine Einrichtung, die das Aus gangssignals eines Beschleunigungssensors periodisch abtastet, und eine Ein richtung, die ein Fehlererfassungssignal erzeugt, wenn die Fahrgeschwindigkeit größer oder gleich einem vorgegebenen Wert (v0 km/h) ist und die Änderung des über mehrere (n) Abtastperioden abgetasteten Ausgangssignals des Beschleuni gungssensors kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert (δ0) ist.According to a first embodiment, an acceleration sensor error detector, which can be used together with an acceleration sensor in the direction of travel or in the lateral direction or with a yaw rate sensor, comprises a device which periodically samples the output signal of an acceleration sensor, and a device which generates an error detection signal generated when the driving speed is greater than or equal to a predetermined value (v 0 km / h) and the change in the output signal of the acceleration sensor sampled over several (n) sampling periods is less than or equal to a predetermined value (δ 0 ).
Der vorgegebene Wert v0 der Fahrgeschwindigkeit ist die Geschwindig keit, ab der ein Fahrzeug praktisch fährt. Der Wert v0 wird vorzugsweise zwischen 2 km/h und 20 km/h festgelegt. Der vorgegebene Differenzwert δ entspricht der Auflösung des Beschleunigungssensors. Das durch den Beschleunigungssensor erzeugte Meßsignal wird über eine auf der Eingangsseite der Logikschaltung vor gesehene Schnittstellenschaltung abgetastet und als Digitalsignal in die Logik schaltung eingegeben. Da die Abtastperiode einer realen Abtastschaltung im Be reich von einigen zehn Sekunden bis zu einigen tausend Sekunden liegt, kann die Anzahl n von Abtastperioden in dem kurzen Intervall zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Logikschaltung den Beschleunigungssensor-Fehlererfassungsmodus einstellt, und dem Zeitpunkt, zu dem die Fehlererfassung erfolgt, auf mehre zehn bis mehrere tausend festgelegt werden.The predetermined value v 0 of the driving speed is the speed from which a vehicle practically drives. The value v 0 is preferably set between 2 km / h and 20 km / h. The predetermined difference value δ corresponds to the resolution of the acceleration sensor. The measurement signal generated by the acceleration sensor is scanned via an interface circuit seen on the input side of the logic circuit and input as a digital signal into the logic circuit. Since the sampling period of a real sampling circuit ranges from a few tens of seconds to a few thousand seconds, the number n of sampling periods can be in the short interval between when the logic circuit sets the accelerometer error detection mode and when the error detection takes place, be set to several ten to several thousand.
Wenn das Meßsignal der Schnittstellenschaltung bei fahrendem Fahrzeug über mehrere (n) Abtastperioden keine identifizierbare Änderung angibt, entschei det der Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor, daß das Gewicht des Beschleuni gungssensors festsitzt. Zweckmäßigerweise wird die Schwankung des Meßsignals durch Vergleichen der während einer bestimmten Abtastperiode erhaltenen mo mentanen Meßgröße mit der in einer unmittelbar vorhergehenden Abtastperiode erhaltenen Meßgröße und Wiederholen des Vergleichs nach jeder Abtastperiode erfaßt. Jedoch kann die Schwankung des Meßsignals in Intervallen, die n Abtast perioden entsprechen, oder in Intervallen, die einer Anzahl von Abtastperioden entsprechen, die kleiner als n ist, erfaßt werden.If the measurement signal of the interface circuit when the vehicle is moving Decide no identifiable change over several (n) sampling periods the acceleration sensor error detector detects that the weight of the acceleration sensor is stuck. The fluctuation of the measurement signal is expedient by comparing the mo obtained during a particular sampling period mental measured variable with that in an immediately preceding sampling period Measured variable obtained and repeating the comparison after each sampling period detected. However, the fluctuation of the measurement signal at intervals, the n samples periods correspond, or at intervals that correspond to a number of sampling periods correspond, which is smaller than n, are detected.
Wenn das Ausgangssignal eines Beschleunigungssensors eines fahren den Fahrzeugs auf der Zeitachse eines Oszilloskopbildschirms angezeigt wird, zeigt es stets eine kleine Schwankung. Wenn das Gewicht des Beschleunigungs sensors jedoch festsitzt, verschwindet diese kleine Schwankung völlig. Der vorlie gende Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor faßt einen solchen Zustand als Auftreten eines Fehlers auf und erzeugt ein Fehlererfassungssignal. Deshalb ist der Aufbau des vorliegenden Beschleunigungssensor-Fehlerdetektors im Ver gleich zum herkömmlichen Detektor, der eine Schätzung der Beschleunigung ausführt, einfach. Ferner ist beim vorliegenden Beschleunigungssensor-Fehler detektor die zum Erfassen eines Fehlers benötigte Zeit kurz und die Möglichkeit eines Fehlers des Detektors selbst sehr gering.When the output signal of an accelerometer drive one the vehicle is displayed on the timeline of an oscilloscope screen, it always shows a small fluctuation. If the weight of the acceleration sensor is stuck, this small fluctuation disappears completely. The present acceleration sensor error detector takes such a condition as An error occurs and generates an error detection signal. Therefore the structure of the present acceleration sensor error detector in Ver equal to the conventional detector, which estimates the acceleration executes, simple. Furthermore, the present acceleration sensor error detector the time required to detect an error briefly and the possibility error of the detector itself is very low.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor- Fehlerdetektor gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Querbeschleu nigung eines Fahrzeugs erfaßt, indem Umdrehungsinformationen der rechten und linken Räder eingeben werden und die Differenz der Umdrehungsgeschwin digkeiten der rechten und der linken Räder nach der Zeit abgeleitet wird, und eine Einrichtung, die ein Fehlererfassungssignal erzeugt, wenn die Differenz zwischen der durch die Einrichtung geschätzten Querbeschleunigung und der durch den Querbeschleunigungssensor erfaßte Ausgangsgröße größer als ein vorgegebener Wert ist.According to a second embodiment, the acceleration sensor Fault detector characterized by a device that the cross acceleration inclination of a vehicle detected by turning information of the right and Left wheels will be entered and the difference in revolution speed right and left wheels are derived over time, and a Means that generates an error detection signal when the difference between the lateral acceleration estimated by the device and that by the Lateral acceleration sensor detected output larger than a predetermined Is worth.
Dieser Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor schätzt die Querkompo nente der Fahrzeugbeschleunigung anhand der Umdrehungsinformationen der rechten und linken Räder und entscheidet, daß der Querbeschleunigungssensor nicht korrekt arbeitet, wenn seine Ausgangsgröße in bezug auf die geschätzte Querbeschleunigungskomponente innerhalb eines bestimmten Intervalls liegt.This accelerometer error detector estimates the cross compo nent of the vehicle acceleration based on the rotation information of the right and left wheels and decides that the lateral acceleration sensor does not work properly if its output is relative to the estimated Lateral acceleration component lies within a certain interval.
Gemäß einer dritten Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor- Fehlerdetektor gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Giergeschwin digkeit eines Fahrzeugs anhand des Einschlagwinkels und anhand der zeitlichen Ableitung der Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeiten der rechten und der linken Räder schätzt, wenn der Einschlagwinkel größer gleich einem vorgegebenen Wert (α0) ist, und eine Einrichtung, die die geschätzte Gier geschwindigkeit mit einer Ausgangsgröße des Giergeschwindigkeitssensors ver gleicht und ein Fehlererfassungssignal erzeugt, wenn eine vorgegebene zulässige Abweichung überschritten wird.According to a third embodiment, the acceleration sensor fault detector is characterized by a device which estimates the yaw rate of a vehicle on the basis of the turning angle and on the time derivative of the difference in the rotational speeds of the right and left wheels if the turning angle is greater than or equal to a predetermined value (α 0 ), and a device which compares the estimated yaw rate with an output of the yaw rate sensor and generates an error detection signal when a predetermined permissible deviation is exceeded.
Wenn der Fahrer des fahrenden Fahrzeugs das Lenkrad einschlägt, schätzt der erfindungsgemäße Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor die Gierge schwindigkeit anhand des Einschlagwinkels und der Umdrehungsinformationen der rechten und linken Räder des Fahrzeugs und entscheidet, daß der Gierge schwindigkeitssensor nicht korrekt arbeitet, wenn die geschätzte Giergeschwin digkeit nicht in der Nähe der Ausgangsgröße des Giergeschwindigkeitssensors liegt.When the driver of the moving vehicle turns the steering wheel, The acceleration sensor error detector according to the invention estimates the yaw speed based on the turning angle and the rotation information the right and left wheels of the vehicle and decides that the greed speed sensor is not working properly when the estimated yaw rate not close to the yaw rate sensor output lies.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschrei bung zu entnehmen.Further embodiments of the invention are described below exercise.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of one of the following Illustrated embodiment illustrated.
Fig. 1 zeigt einen Blockschaltplan eines Beschleunigungssensor- Fehlerdetektors. Fig. 1 shows a block diagram of an acceleration sensor error detector.
Fig. 2 bis 4 zeigen grundlegende Ablaufpläne gemäß verschiedener Ausführungsformen. Fig. 2 to 4 show basic flowchart in accordance with various embodiments.
In der in Fig. 1 gezeigten VSC-Vorrichtung ist der Beschleunigungssensor- Fehlerdetektor durch die Software einer Logikschaltung verkörpert.In the VSC device shown in Fig. 1, the acceleration sensor error detector is embodied by the software of a logic circuit.
Der Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor umfaßt einen Beschleu nigungssensor 11, um die Beschleunigung in Fahrtrichtung zu messen, einen Beschleunigungssensor 12, um die Beschleunigung in einer zur Fahrtrichtung senkrechten Richtung zu messen, und einen Giergeschwindigkeitssensor 13, um die Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs zu messen, die alle im Fahrzeug ein gebaut sind. Die Ausgänge der drei Beschleunigungssensoren 11, 12, 13 sind mit einer Schnittstellenschaltung 1 verbunden und werden von dieser jeweils abgetastet. Die Abtastperiode beträgt 1/100 s, was einer Abtastfrequenz von 100 Hz entspricht. Die abgetasteten Meßsignale werden einer Logikschaltung 2 zugeführt.The acceleration sensor error detector includes an acceleration sensor 11 to measure the acceleration in the direction of travel, an acceleration sensor 12 to measure the acceleration in a direction perpendicular to the direction of travel, and a yaw rate sensor 13 to measure the yaw rate of the vehicle, all of which are Vehicle are built. The outputs of the three acceleration sensors 11 , 12 , 13 are connected to an interface circuit 1 and are scanned by the latter in each case. The sampling period is 1/100 s, which corresponds to a sampling frequency of 100 Hz. The sampled measurement signals are fed to a logic circuit 2 .
Die Logikschaltung 2 ist mit einer weiteren Schnittstelle 5 verbunden, in die Fahrgeschwindigkeitsinformationen, die die Umdrehung einer Getriebeaus gangswelle angeben, von den Vorder- bzw. Hinterrädern stammende Radumdre hungsinformationen, Einschlagwinkelinformationen, die den Drehwinkel des Lenk rads angeben, usw. eingegeben werden. Diese Informationen werden in der Schnittstellenschaltung 5 erfaßt und an die Logikschaltung 2 weitergegeben.The logic circuit 2 is connected to a further interface 5 , into the vehicle speed information which indicates the rotation of a transmission output shaft, wheel rotation information originating from the front or rear wheels, steering angle information which indicates the angle of rotation of the steering wheel, etc. This information is recorded in the interface circuit 5 and passed on to the logic circuit 2 .
Die Logikschaltung 2 bildet einen Informationseingabeteil der Steuerschal tung 4 der VSC-Vorrichtung. Die Logikschaltung 2 und die Steuerschaltung 4 der VSC-Vorrichtung sind in der Praxis als eine Schaltung ausgebildet. Die Steuer schaltung 4 verarbeitet diese Eingangsinformationen, um ein räumliches Modell des Fahrzeugs im Fahrzustand zu bilden, wobei dann, wenn ein im Fahrzeugmo dell erzeugter Beschleunigungsvektor einen vorgegebenen Grenzwert über schreitet, entschieden wird, daß das Fahrzeug möglicherweise seitlich dreht. Ent sprechend der Entscheidung steuert die Steuerschaltung das Fahrzeug so, daß auf bestimmte Räder derart, daß einer Zunahme des Beschleunigungsvektors entgegengewirkt wird, eine Bremskraft ausgeübt wird. Das heißt, daß über eine Schnittstellenschaltung 6 ein Ausgangssignal der Steuerschaltung 4 an das Bremssystem des Fahrzeugs gesendet wird.The logic circuit 2 forms an information input part of the control circuit 4 of the VSC device. In practice, the logic circuit 2 and the control circuit 4 of the VSC device are designed as one circuit. The control circuit 4 processes this input information to form a spatial model of the vehicle in the driving state, wherein if an acceleration vector generated in the vehicle model exceeds a predetermined limit value, it is decided that the vehicle may be turning sideways. According to the decision, the control circuit controls the vehicle so that a braking force is applied to certain wheels in such a manner that an increase in the acceleration vector is counteracted. This means that an output signal of the control circuit 4 is sent to the brake system of the vehicle via an interface circuit 6 .
Hierbei wird ein Fehler des mit der Schnittstelle 1 verbundenen Beschleunigungssensors erfaßt. Das heißt, daß dann, wenn ein Fehler im Beschleunigungssensor aufgetreten ist, dieser anhand der Ausgangsgröße des Beschleunigungssensors erfaßt wird und daraufhin ein Fehlererfassungssignal 3 erzeugt wird.In this case, an error in the acceleration sensor connected to interface 1 is detected. This means that if an error has occurred in the acceleration sensor, this is detected on the basis of the output variable of the acceleration sensor and an error detection signal 3 is then generated.
Die Fehlererfassungslogik gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin dung wird mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben. Nach Fig. 2 wird die Logikschaltung 2 automatisch und periodisch für kurze Zeit in den Fehlererfassungsmodus versetzt. Im Fehlererfassungsmodus stellt die Logikschaltung 2 dann, wenn die Fahrgeschwindigkeit größer gleich dem Wert v0 ist, der in diesem Beispiel 5 km/h beträgt, fest, ob die Ausgangsgröße des i-ten Beschleunigungssensors kleiner gleich einem vorgegebenen Wert δ0 ist. Dies wird durch sequentielles Verändern von i für alle Sensoren wiederholt. In diesem Beispiel liegt i zwischen 1 und 3, so daß die Ausgangssignale der drei Beschleunigungssensoren 11, 12, 13 sequentiell untersucht werden.The error detection logic according to a first embodiment of the invention is described with reference to FIG. 2. According to FIG. 2, the logic circuit 2 is automatically and periodically offset for a short time in the error detection mode. In the fault detection mode, when the vehicle speed is greater than the value v 0 , which in this example is 5 km / h, the logic circuit 2 determines whether the output variable of the i-th acceleration sensor is less than or equal to a predetermined value δ 0 . This is repeated by sequentially changing i for all sensors. In this example, i is between 1 and 3, so that the output signals of the three acceleration sensors 11 , 12 , 13 are examined sequentially.
Das Ausgangssignal eines Beschleunigungssensors eines fahrenden Fahrzeugs zeigt stets ein kleine Änderung, die durch die Fahrzeugvibration her vorgerufen wird. Wenn das Gewicht des Beschleunigungssensors jedoch festsitzt, verschwindet diese geringe Änderung völlig. Wenn durch den Beschleunigungs sensor keine solche kleine Änderung erfaßt wird, sendet die Logikschaltung 2 das Fehlererfassungssignal 3 an die Steuerschaltung 4, worauf diese eine Ausfallsi cherungsmaßnahme durchführt.The output signal of an acceleration sensor of a moving vehicle always shows a small change, which is caused by the vehicle vibration. However, if the weight of the accelerometer is stuck, this small change disappears completely. If no such small change is detected by the acceleration sensor, the logic circuit 2 sends the error detection signal 3 to the control circuit 4 , whereupon the latter performs a fail-safe measure.
Der Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor kann so konzipiert sein, daß die Periode, mit der der Ausgang des Beschleunigungssensors abgetastet wird, 0,01 s beträgt und bei einer Fahrgeschwindigkeit größer gleich 5 km/h das Fehlererfassungssignal dann erzeugt wird, wenn der Zustand, in dem die Differenz zwischen dem Abtastwert der momentanen Meßperiode und dem Abtastwert der vorhergehenden Meßperiode 0,01 g oder weniger beträgt, für 5 s beibehalten wird. Bei Fahrtests mit einem Fahrzeug, in das ein Beschleunigungssensor-Fehlerde tektor eingebaut war, wurden sehr gute Ergebnisse erzielt. Das heißt, daß dann, wenn ein Festsitzen des Gewichts des Beschleunigungssensors absichtlich her beigeführt wurde, das Fehlererfassungssignal der Erzeugung des Fehlers sehr genau entsprach. Obwohl der Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor sehr einfach ist, ist sein praktischer Nutzen groß.The accelerometer fault detector can be designed so that the period with which the output of the acceleration sensor is sampled, Is 0.01 s and at a driving speed greater than or equal to 5 km / h Fault detection signal is generated when the state in which the difference between the sample of the current measurement period and the sample of the previous measurement period is 0.01 g or less, is maintained for 5 s. When driving tests with a vehicle in which an acceleration sensor fault ends very good results were achieved. That means that then if a sticking of the weight of the acceleration sensor intentionally was provided, the error detection signal generating the error very much exactly matched. Although the accelerometer fault detector is very simple is, its practical use is great.
Die zweite Ausführungsform besitzt ebenfalls den in Fig. 1 gezeigten Aufbau. Gemäß Fig. 3 nimmt die Logikschaltung 2, die im Fehlererfassungsmodus einen Fehler des Querbeschleunigungssensors erfaßt, die Umdrehungsinfor mationen der rechten und linken Räder auf, wenn die Fahrgeschwindigkeit größer gleich der praktischen Fahrgeschwindigkeit v0 ist, leitet die Differenz D der Umdrehungsgeschwindigkeiten der rechten und der linken Räder nach der Zeit ab und berechnet einen Schätzwert der Querkomponente ye der Fahrzeug beschleunigung. Die Logikschaltung 2 vergleicht die geschätzte Komponente mit der Ausgangsgröße des Querbeschleunigungssensors 12 und entscheidet dann, wenn die Differenz den vorgegebenen Wert R überschreitet, auf einen Fehler des Querbeschleunigungssensors 12 und sendet ein Fehlererfassungssignal. Wenn die Differenz zwischen der geschätzten Querkomponente und der Ausgangsgröße des Querbeschleunigungssensors kleiner als der vorgegebene Wert R ist, wird der Vorgang zur Bestätigung N0-mal wiederholt.The second embodiment also has the structure shown in FIG. 1. Referring to FIG. 3 takes the logic circuit 2, which detects an error of the lateral acceleration sensor in the error detection mode, the Umdrehungsinfor mation of the right and left wheels when the vehicle speed greater than or equal v practical vehicle speed is 0, the difference passes D of the rotational speeds of the right and left wheels after the time and calculates an estimate of the transverse component y e of the vehicle acceleration. The logic circuit 2 compares the estimated component with the output variable of the lateral acceleration sensor 12 and then, when the difference exceeds the predetermined value R, decides on an error of the lateral acceleration sensor 12 and sends an error detection signal. If the difference between the estimated transverse component and the output variable of the transverse acceleration sensor is smaller than the predetermined value R, the process for the confirmation is repeated N 0 times.
Die Querkomponente ye der Fahrzeugbeschleunigung wird anhand der
Differenz D der Umdrehungsgeschwindigkeiten der rechten und der linken Räder
und anhand der Fahrgeschwindigkeit v erhalten. Das heißt, daß die Querkompo
nente y der Fahrgeschwindigkeit durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:
The transverse component y e of the vehicle acceleration is obtained from the difference D between the rotational speeds of the right and left wheels and from the driving speed v. That is, the cross component y of the vehicle speed is expressed by the following equation:
y = v.sinθ,
y = v.sinθ,
wobei θ der Winkel des Fahrgeschwindigkeitsvektors zur Fahrtrichtung des Fahr zeugs ist.where θ is the angle of the vehicle speed vector to the direction of travel of the vehicle is stuff.
Unter der Annahme, daß der Abstand zwischen dem rechten und dem
linken Vorderrad L ist, also θ = D/L, lautet die obige Gleichung:
Assuming that the distance between the right and left front wheels is L, i.e. θ = D / L, the equation above is:
y = v(D/L)y = v (D / L)
Da der Abstand eine Konstante ist, die durch den Typ des Fahrzeugs bestimmt ist
und durch L = I/k ausgedrückt werden kann, wobei k eine Proportionalitätskon
stante ist, kann die Gleichung wie folgt geschrieben werden:
Since the distance is a constant determined by the type of vehicle and can be expressed by L = I / k, where k is a constant of proportionality, the equation can be written as follows:
y = k.Dvy = k.Dv
Da Ableitung von y der Querkomponente ye der Beschleunigung entspricht, kann
die obige Gleichung wie folgt geschrieben werden:
Since the derivative of y corresponds to the transverse component y e of the acceleration, the above equation can be written as follows:
y = k.(d/dt)Dvy = k. (d / dt) Dv
Der Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor kann so konzipiert sein, daß das Fehlererfassungssignal unter den Bedingungen erzeugt wird, daß die Fahrgeschwindigkeit größer gleich dem vorgegebenen Wert 15 km/h ist, die be rechnete Querkomponente ye der Beschleunigung größer gleich dem vorgegebe nen Wert 0,25 g ist und der Zustand, in dem die Differenz zwischen der berech neten Querkomponente und der erfaßten Ausgangsgröße des Giergeschwindig keitssensors größer gleich 0,1 g ist, über mehrere Abtastperioden für eine Zeit spanne, die größer gleich der vorgegebenen Zeitspanne von 1 s ist, andauert. Die dritte Ausführungsform besitzt ebenfalls den in Fig. 1 als gezeigten Aufbau. Gemäß Fig. 4 nimmt die Logikschaltung 2 im Fehlererfassungsmodus, um einen Fehler des Giergeschwindigkeitssensors zu erfassen, Informationen über die Umdrehungen der rechten und der linken Räder und über den Einschlagwinkel auf, wenn die Fahrgeschwindigkeit v0 von einem normalen Wert abweicht, und berechnet die Giergeschwindigkeit qe des Fahrzeugs anhand des Einschlagwinkels α und der zeitlichen Ableitung der Differenz der Umdre hungsgeschwindigkeiten der rechten und der linken Räder. Die Logikschaltung 2 vergleicht die geschätzte Giergeschwindigkeit qe mit der Ausgangsgröße qa des Giergeschwindigkeitssensors und erzeugt ein Fehlererfassungssignal, wenn die Differenz einen vorgegebenen Wert Q überschreitet.The acceleration sensor error detector can be designed so that the error detection signal is generated under the conditions that the vehicle speed is greater than or equal to the predetermined value 15 km / h, the calculated transverse component y e of the acceleration is greater than or equal to the predetermined value 0.25 g is and the state in which the difference between the calculated cross component and the detected output of the yaw rate sensor is greater than or equal to 0.1 g over a plurality of sampling periods for a time period which is greater than or equal to the predetermined time period of 1 s. The third embodiment also has the structure shown in FIG. 1. According to FIG. 4 2 takes the logic circuit in the fault detection mode for detecting a failure of the yaw rate sensor, information about the rotations of the right and left wheels and the steering angle when the vehicle speed v 0 deviates from a normal value, and calculates the yaw rate q e of the vehicle based on the steering angle α and the time derivative of the difference in the rotational speeds of the right and left wheels. The logic circuit 2 compares the estimated yaw rate q e with the output q a of the yaw rate sensor and generates an error detection signal when the difference exceeds a predetermined value Q.
Die Giergeschwindigkeit qe wird über die folgende Gleichung erhalten:
qe = (Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeiten D des linken und des
rechten Vorderrads)/(Spurweite der Vorderräder)The yaw rate q e is obtained from the following equation:
q e = (difference in the rotational speeds D of the left and right front wheels) / (track width of the front wheels)
Der Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor kann so konzipiert sein, daß das Fehlererfassungssignal unter den Bedingungen erzeugt wird, daß die Fahr geschwindigkeit größer gleich dem vorgegebenen Wert 5 km/h ist und die berechnete Giergeschwindigkeit größer gleich dem vorgegebenen Wert 15°/s oder der Einschlagwinkel des Lenkrads größer gleich dem vorgegebenen Wert 80° ist. Bei Fahrtests wurde festgestellt, daß die Entscheidungsgrenzen grob sein können. Für diese Tests war der Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor so kon struiert, daß die Fehlererfassung unter den oben angeführten Bedingungen aus geführt wurde, wobei dann, wenn das Vorzeichen der Ausgangsgröße des Gier geschwindigkeitssensors und das Vorzeichen der berechneten Giergeschwindig keit gleich waren, der Giergeschwindigkeitssensor als normal arbeitend betrachtet wurde, und wenn die Vorzeichen verschieden waren, ein Fehlererfassungssignal erzeugt wurde. Das heißt, daß im ausgeführten Beschleunigungssensor-Fehler detektor der Ausdruck "Differenz größer gleich dem vorgegebenen Wert" bedeu tet, daß das Vorzeichen der Ausgangsgröße des Giergeschwindigkeitssensors und das Vorzeichen der berechneten Giergeschwindigkeit verschieden sind.The accelerometer fault detector can be designed so that the error detection signal is generated under the conditions that the driving speed is greater than or equal to the specified value 5 km / h and the calculated yaw rate greater than or equal to the specified value 15 ° / s or the steering angle of the steering wheel is greater than or equal to the predetermined value 80 ° is. Driving tests have shown that the decision limits are rough can. For these tests, the accelerometer fault detector was so con structures that error detection is performed under the conditions listed above was carried out when the sign of the initial magnitude of greed speed sensor and the sign of the calculated yaw rate were equal, the yaw rate sensor was considered to be operating normally and, if the signs were different, an error detection signal was generated. That is, in the accelerometer error executed detector the expression "difference greater than or equal to the predetermined value" meaning tet that the sign of the output of the yaw rate sensor and the sign of the calculated yaw rate are different.
Eine Anomalität eines Beschleunigungssensors wird rein dadurch mit hoher Empfindlichkeit festgestellt, daß ein Ausgangssignal des Beschleunigungssensors verwendet wird, ohne in diesem eine spezielle Erfas sungseinrichtung vorzusehen. Dies kann durch Erweitern der Software der Steuerschaltung, ohne den Sensor oder die Steuervorrichtung seitens der Hardware aufzurüsten, umgesetzt werden. Wenn die VSC-Vorrichtung gemeinsam mit einem Beschleunigungssensor-Fehlerdetektor verwendet wird, der einen Fehler physikalisch erfaßt, kann der Detektor so gestaltet sein, daß er eine grobe Fehlererfassung ausführt, wenn der Pegel des Meßsignals hoch ist. Somit ist es möglich, bei niedrigen Kosten eine hochqualitative VSC-Vorrichtung zu schaffen.An anomaly of an acceleration sensor is only caused by this high sensitivity found that an output signal of the Accelerometer is used without a special detection in this provision device. This can be done by expanding the software of the Control circuit without the sensor or the control device on the part of the Upgrading hardware can be implemented. If the VSC device in common is used with an accelerometer fault detector that has a Errors physically detected, the detector can be designed to be a rough Fault detection is carried out when the level of the measurement signal is high. So it is possible to create a high quality VSC device at low cost.
Claims (3)
eine Einrichtung (1) zum periodischen Abtasten eines Ausgangssignals des Beschleunigungssensors (11, 12, 13) und
eine Einrichtung (2) zum Erzeugen eines Fehlererfassungssignals (3) unter den Bedingungen, daß die Fahrgeschwindigkeit größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist und daß die Änderung des Ausgangssignals des Be schleunigungssensors (11, 12, 13) für mehrere(n) Abtastperioden kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist.1. Acceleration sensor error detector for detecting an error of an acceleration sensor ( 11 , 12 , 13 ), characterized by
a device ( 1 ) for periodically sampling an output signal of the acceleration sensor ( 11 , 12 , 13 ) and
means ( 2 ) for generating an error detection signal ( 3 ) under the conditions that the vehicle speed is greater than or equal to a predetermined value and that the change in the output signal of the acceleration sensor ( 11 , 12 , 13 ) is less than or for several sampling periods is equal to a predetermined value.
eine Einrichtung (2) zum Schätzen der Querbeschleunigung des Fahr zeugs anhand der zeitlichen Ableitung der Differenz der Umdrehungsgeschwin digkeiten der rechten und der linken Räder, indem Umdrehungsinformationen der rechten und der linken Räder verarbeitet werden, und
eine Einrichtung (2) zum Vergleichen der geschätzten Querbeschleuni gung mit der Ausgangsgröße des Querbeschleunigungssensors (12) und Erzeu gen eines Fehlererfassungssignals (3), wenn die Differenz größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist.2. Acceleration sensor error detector for detecting an error of a lateral acceleration sensor ( 12 ), characterized by
means ( 2 ) for estimating the lateral acceleration of the vehicle from the time derivative of the difference in the rotational speed of the right and left wheels by processing rotation information of the right and left wheels, and
means ( 2 ) for comparing the estimated lateral acceleration with the output of the lateral acceleration sensor ( 12 ) and generating an error detection signal ( 3 ) if the difference is greater than or equal to a predetermined value.
eine Einrichtung (2) zum Schätzen der Giergeschwindigkeit des Fahr zeugs anhand des Einschlagwinkels und der zeitlichen Ableitung der Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeiten der rechten und der linken Räder, wenn der Ein schlagwinkel größer oder gleich einem vorgegebenen Wert (α0) ist, und
eine Einrichtung (2) zum Vergleichen der geschätzten Giergeschwindigkeit mit der Ausgangsgröße des Giergeschwindigkeitssensors (13) und zum Erzeugen eines Fehlererfassungssignals (3), wenn die Differenz größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist.3. Acceleration sensor error detector for detecting an error of a yaw rate sensor ( 13 ), characterized by
means ( 2 ) for estimating the yaw rate of the vehicle based on the turning angle and the time derivative of the difference in the rotational speeds of the right and left wheels when the turning angle is greater than or equal to a predetermined value (α 0 ), and
means ( 2 ) for comparing the estimated yaw rate with the output of the yaw rate sensor ( 13 ) and for generating an error detection signal ( 3 ) if the difference is greater than or equal to a predetermined value.
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