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Die
Erfindung betrifft ein Lenkwinkelsensorsystem gemäß Oberbegriff
von Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch
7, sowie ein Computerprogrammprodukt zur Messung des Lenkwinkels
in einem Kraftfahrzeug.
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Verfahren
zur Winkelmessung oder Winkelmessvorrichtungen werden häufig zur
Erfassung des Lenkwinkels in Kraftfahrzeugen zum Beispiel zur Bestimmung
des Lenkwinkels in fahrdynamischen Regelungen (ESP) verwendet. Des
Weiteren ist die Erfassung des Lenkwinkels auch für Kraftfahrzeugregelungssysteme
erforderlich, die einen aktiven Lenkeingriff durchführen.
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In
diesem Zusammenhang ist auch bekannt, dass durch die Möglichkeit
aktiver Lenkeingriffe durch ein Kraftfahrzeugregelungssystem, besondere Anforderungen
an die Verfügbarkeit
der Lenkwinkelmessung gestellt werden. So ist es eine spezielle
Anforderung eines solchen Kraftfahrzeugregelungssystems an die Winkelmessvorrichtung,
während
der Zeit unmittelbar nach dem Aktivieren des Kraftfahrzeugs den
Lenkwinkel zu kennen, obwohl auch außerhalb des Fahrzeugbetriebs
Lenkbewegungen oder indirekte Lenkbewegungen, hervorgerufen durch äußere Störeinflüsse, auftreten
können
und berücksichtigt
werden müssen.
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Druckschrift
EP 1 238 891 B1 offenbart
einen Lenkwinkelsensor, der zusätzlich
zu einer Codescheibe, deren Stellung und damit der absolute Winkel
innerhalb einer Umdrehung durch Sensoren erfasst wird, ein mechanisch
gekoppeltes Zählrad
zur Erfassung der Umdrehungsanzahl aufweist. Der absolute Winkel
wird aus einer Kombination der Ausgangssignale von zwei Magnetfeldsensoren
und der Stellung des Zählrads
berechnet. Um mit diesem Sensor direkt nach dem Starten des Kraftfahrzeugs eine
absolute Winkelmessung durchführen
zu können,
muss auch während
eines inaktiven Fahrzeugzustandes der Lenkwinkelsensor mit Spannung
versorgt werden, wodurch je nach Zeitdauer dieses Zustands die elektrische
Energieversorgung des Kraftfahrzeugs stark belastet wird. Darüber hinaus
ist die Mechanik relativ aufwändig
und verschleißanfällig.
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In
Druckschrift
EP 0 874
751 B1 wird vorgeschlagen, neben einem Drehwinkelsensor,
der innerhalb einer Umdrehung mit Hilfe einer Codierscheibe den
absoluten Winkel misst, ein mechanisches Zählwerk zu verwenden. Dabei
ist das mechanische Zählwerk
mechanisch mit der Codierscheibe gekoppelt und zählt die Umdrehungen. So wird
der absolute Drehwinkel zu jedem Zeitpunkt auch über eine Umdrehung hinaus erfasst.
Nachteilig bei dieser Konstruktion ist die recht aufwändige Mechanik
der Codierscheibe und des Zählwerks,
sowie die Momentenübertragung
der mechanischen Kopplung, die verschleißanfällig ist und nicht lautlos
funktioniert.
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Druckschrift
DE 103 44 267 A1 beschreibt ein
Verfahren, welches einen halbrelativen Lenkwinkelsensor verwendet.
Dabei werden im Zustand ausgeschalteter Zündung des Fahrzeugs Lenkradbewegungen
durch den Lenkwinkelsensor erfasst und elektronisch abgespeichert.
Bei Betätigung
der Zündung
werden diese Daten, im Fall dass keine Störungen zu registrieren waren,
zur Berechnung des aktuellen Lenkwinkels verwendet. Dieses System
ist insofern nachteilig, da auch hier sowohl der Sensor als auch
der elektronische Speicher im inaktiven Fahrzeugzustand mit Energie
versorgt werden müssen, was
zu Lasten der Fahrzeugbatterie geht. Außerdem wird bei Störungen der
Winkel nachkalibriert und kann nicht direkt über den Lenkwinkelsensor erfasst werden.
Die Kalibrierung geschieht durch das Feststellen eines Geradeauslaufs
während
der Fahrt, wobei dieser Geradeauslauf auf Grund des zeitlichen Gierratenverlaufs
beurteilt wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Lenkwinkelsensorsystem,
sowie ein Verfahren zur Messung des Lenkwinkels in einem Kraftfahrzeug
zu beschreiben. Mit diesen soll ein Winkel mit hoher Winkelauflösung über einen
Bereich mehrerer Umdrehungen gemessen werden können. Dabei soll, obwohl auch
während
ausgeschalteter Zündung
des Kraftfahrzeugs der Winkel einer oder mehrerer Winkeländerungen
erfasst und gespeichert wird, eine durchgängig vollständige Energieversorgung des
Lenkwinkelsensorsystems, insbesondere der messenden Sensorelemente,
vermieden werden. Darüber
hinaus soll die Vorrichtung einen möglichst geringen Verschleiß, eine
möglichst geringe
Geräuschentwicklung
aufweisen und kostengünstig
sein.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
das Lenkwinkelsensorsystem gemäß Anspruch
1 und durch das Verfahren gemäß Anspruch 7.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde das Auftreten von Lenkbewegungen,
bzw. mindestens einer Lenkwinkeländerung,
mit einem Sensorelement, insbesondere einem zusätzlichen magnetfeldempfindlichen
Element, frühzeitig
zu erkennen. Darüber
hinaus wird mit einer Lenkwinkelsensoranordnung ein Lenkwinkel gemessen,
allerdings so, dass während
eines Fahrzeugzustandes inaktiver Zündung, die Lenkwinkelsensoranordnung
weitestgehend in einen inaktiven Zustand versetzt wird, wobei das
insbesondere zusätzliche
magnetfeldempfindliche Element aktiv oder teilaktiv bleibt und die Änderung
des magnetischen Feldes im Fall des Auftretens einer Lenkbewegung
erkennt, worauf die Lenkwinkelsensoranordnung ganz oder teilweise
aktiviert wird. Die aktivierte Lenkwinkelsensoranordnung erfasst
und speichert die Lenkwinkelbewegung/en so lange bis es aufgrund
ausbleibender Lenkbewegungen in den weitestgehend inaktiven Zustand
versetzt wird oder bis die Zündung
des Kraftfahrzeugs aktiviert wird. Danach werden die gespeicherten
Lenkwinkeldaten unverzüglich
an das Kraftfahrzeugregelungssystem übertragen.
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Erfindungsgemäß kommen
berührlose
Messprinzipien zur Anwendung, wodurch Verschleiß und Geräuschentwicklung vermieden werden.
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Unter
dem Begriff der Lenkwinkelsensoranordnung wird eine Anordnung zur
Messung eines Lenkwinkels in der Lenkung eines Kraftfahrzeugs verstanden.
Dabei funktioniert die Lenkwinkelsensoranordnung berührungslos,
insbesondere über
magnetische Kopplung. Deshalb weist die Lenkwinkelsensoranordnung
mindestens einen Encoder und mindestens einen Sensor auf, wobei
der Encoder sich mit den Lenkbewegungen dreht und der Sensor die
Drehbewegungen des Encoders erfasst. Es werden insbesondere magnetische
Encoder und Sensoren verwendet. Das erfindungsgemäße Lenkwinkelsensorsystem
gehört
auch zur Gattung dieser Lenkwinkelsensoranordnungen. Eine Lenkwinkelsensoranordnung
kann so ausgebildet sein, dass sie absolute und/oder relative, bzw.
inkrementelle Winkelmessungen vornimmt.
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Als
zusätzliches
magnetfeldempfindliches Element kommen bevorzugt Sensorelemente
zum Einsatz, welche sich aus mindestens einem Einzelmagnetfeldsensorelement
zusammensetzen, wobei dieses insbesondere ein Reed-Schalter, ein
Hallelement bzw. eine Hallsensorbrücke oder ein anderer Magnetfeldsensor,
wie zum Beispiel ein AMR- oder GMR-Sensor, sein kann. Dabei kann
das magnetfeldempfindliche Element besonders bevorzugt auch eine
Schaltung beinhalten, welche einen definierten Wert des Magnetfeldes
oder eine definierte Änderung
des Magnetfeldes erkennt und daraufhin eine Funktion auslöst, insbesondere
eine Schaltfunktion. Es ist weiterhin bevorzugt, dass das magnetfeldempfindliche
Element eine Änderung
des Magnetfeldes um einen bestimmten Wert erfasst, wodurch eine Schaltschwelle
eines elektronischen Schalters überschritten
wird, insbesondere die eines Mosfets.
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Unter
der Gesamtänderung
des Lenkwinkels wird der Winkel verstanden um welchen sich der Lenkwinkel
insgesamt während
einer Phase inaktiver Zündung
des Kraftfahrzeugs geändert
hat, also die Summe der Lenkwinkeländerungen unter Berücksichtigung
der jeweiligen Drehrichtung. Dabei heben sich Änderungen des Lenkwinkels mit
unterschiedlicher Drehrichtung anteilsmäßig auf, so dass ausschließlich die
direkte Änderung
des Lenkwinkels nach oben genannter Phase betrachtet wird, ohne den
zeitlichen Verlauf des Lenkwinkels zu berücksichtigen.
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Es
ist zweckmäßig, dass
das Lenkwinkelsensorsystem ein elektronisches Rechnermodul aufweist,
in den der elektronische Speicher integriert ist und dass das elektronische
Rechnermodul insbesondere mindestens eine Rechnereinheit aufweist,
in der, bzw. in denen mindestens ein Ausgangstreiber integriert
ist/sind. Mit dem elektronischen Rechnermodul kann die Gesamtänderung
des Lenkwinkels berechnet und mit mindestens einem Ausgangstreiber
kann dieser Lenkwinkelwert als definiertes elektrisches Signal ausgegeben
werden.
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Bevorzugt
wird die Lenkwinkelsensoranordnung während der Zeit inaktiver Zündung des
Kraftfahrzeugs, in der keine Änderung
des Lenkwinkels auftritt oder keine unmittelbar hintereinander folgenden Änderungen
des Lenkwinkels auftreten, nach einer definierten Zeit in einen
Zustand eingeschränkter Funktionalität versetzt,
in welchem der Energieverbrauch und damit insbesondere die Belastung
der Fahrzeugbatterie gering gehalten wird.
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Es
ist bevorzugt, dass die Lenkwinkelsensoranordnung aus den erfassten Änderungen
des Lenkwinkels, insbesondere bei jeder Änderung des Lenkwinkels, eine
Gesamtänderung
des Lenkwinkels bildet, bzw. berechnet und diese speichert. Hierdurch werden
erfasste Informationen zusammengefasst und der Speicher kann relativ
klein gehalten werden.
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Es
ist zweckmäßig, dass
nach Aktivierung der Zündung
des Kraftfahrzeugs die gespeicherten Lenkwinkeldaten, insbesondere
die Gesamtänderung
des Lenkwinkels, von der Lenkwinkelsensoranordnung an die elektronische
Kontrolleinheit (ECU) des Kraftfahrzeugregelungssystems mit erhöhter Datenübertragungsrate,
insbesondere mit maximaler Taktrate, übertragen werden. Durch diesen
Verfahrensschritt ist der aktuelle Lenkwinkel, bzw. die zurückliegenden
Lenkwinkeländerungen,
unmittelbar nach dem Aktivieren der Zündung des Kraftfahrzeugs verfügbar.
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Es
ist bevorzugt, dass bei Vorliegen einer Zusatzinformation in der
elektronischen Kontrolleinheit (ECU) des Kraftfahrzeugregelungssystems,
dass keine kontinuierliche Mindestenergieversorgung, insbesondere
bei inaktiver Zündung
des Kraftfahrzeugs, gewährleistet
ist, eine Kalibrierung der Lenkwinkelsensoranordnung vorgenommen
wird oder dass eine Meldung generiert wird, dass eine Kalibrierung
vorgenommen werden muss. Hierdurch wird die Sicherheit des Verfahrens,
insbesondere gegenüber
einem Ausfall der Energieversorgung, erhöht.
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Es
ist zweckmäßig, dass
nach jedem Aktivieren der Zündung des
Kraftfahrzeugs, im Fahrzeugbetrieb ein Abgleich zwischen dem Gesamtlenkwinkel und
einem Absolutlenkwinkel innerhalb von 360° erfolgt. Der Gesamtlenkwinkel
berechnet sich aus dem letzten in der elektronischen Kontrolleinheit
(ECU) gespeicherten Lenkwinkel und aus der von der Lenkwinkelsensoranordnung übertragenen
Gesamtänderung
des Lenkwinkels. Der Absolutlenkwinkel innerhalb von 360° berechnet
sich insbesondere aus einer erkannten Indexfolge des magnetischen
Encoders bei einer Lenkbewegung. Im Fall dass der Abgleich eine
Lenkwinkeldifferenz feststellt, wird ein neuer Lenkwinkelwert auf
Basis des Absolutwinkels innerhalb von 360° und der, aus dem Gesamtlenkwinkel bekannten,
Anzahl der Lenkumdrehungen berechnet. Dadurch werden Messfehler,
insbesondere Messfehler, welche während eines Fahrzeugzustands
inaktiver Zündung
auftreten, ausgeglichen, bzw. beseitigt.
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Es
ist bevorzugt, dass das Lenkwinkelsensorsystem über die elektronische Kontrolleinheit (ECU)
und mindestens ein Bussystem mit weiteren Kraftfahrzeugsystemen,
wie einer aktiven Lenkung oder einem Navigationssystem, verbunden
ist. Hierdurch können
andere Systeme auf den durch das Verfahren ermittelten Lenkwinkel
zugreifen.
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Es
ist zweckmäßig, alle
Komponenten des Lenkwinkelsensorsystems, ausgenommen des magnetischen
Encoders, oder die Sensoreinheit und insbesondere das magnetfeldempfindliche
Element auf einem Chip zu integrieren. Dabei kann dieser Chip als
ASIC oder als eine programmierbare integrierte Schaltung ausgebildet
sein. Durch diese Ausgestaltung kann das dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde
liegende Lenkwinkelsen sorsystem relativ kostengünstig realisiert werden.
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Vorzugsweise
wird das magnetfeldempfindliche Element getaktet mit Energie versorgt,
wodurch dessen Energieverbrauch gesenkt wird.
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Es
ist zweckmäßig, dass
das elektronische Rechnermodul Zusatzinformationen verarbeiten kann
und insbesondere über
die zweite Rechnereinheit definiert ausgeben kann. Eine dieser Zusatzinformationen
ist besonders bevorzugt die Indexinformation bezüglich des magnetischen Encoders,
auf deren Basis der absolute Winkelwert innerhalb von 360° errechnet
werden kann. Ganz besonders bevorzugt wird diese Berechnung des
absoluten Winkelwerts innerhalb von 360° durch das elektronische Rechnermodul
durchgeführt.
Diese absolute Winkelinformation wird entweder als Zusatzinformation
an die elektronische Kontrolleinheit (ECU) übertragen oder über einen
separaten Signalpfad zwischen dem elektronischen Rechnermodul und
der elektronische Kontrolleinheit (ECU) an diese übertragen.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogrammprodukt, das
einen Algorithmus umfasst, welcher zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann für alle
Arten von Kraftfahrzeugen, also Personenkraftwagen, Lastkraftwagen,
sowie einspurige Kraftfahrzeuge verwendet werden. Ein Einsatz dieses
Verfahrens ist immer dann besonders sinnvoll, wenn auch direkt nach
der Aktivierung der Zündung
des Kraft fahrzeugs der Lenkwinkel zur Verfügung stehen soll.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von
Figuren.
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Es
zeigen in schematischer Darstellung
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1 ein
erfindungsgemäßes Lenkwinkelsensorsystem
und seine Komponenten,
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2 ein
Ablaufdiagramm des Verfahrens und
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3 den
zeitlichen Verlauf eines Lenkwinkel-Abgleichs durch die Auswertung
der Absolutwinkelerkennung innerhalb einer Umdrehung nach dem Aktivieren
des Kraftfahrzeugs.
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In 1 umfasst
das Lenkwinkelsensorsystem 1 den magnetischen Encoder 5,
der magnetisch mit den Magnetfeldsensoren 2 der Sensoreinheit 6 und
dem magnetfeldempfindlichen Element 4 gekoppelt ist, wobei
in der Sensoreinheit 6 zusätzlich ein Sensorausgangstreiber 3 und
eine nicht näher
dargestellte Interpolationseinheit integriert ist. Sensoreinheit 6 sowie
das magnetfeldempfindlichen Element 4 übertragen ihre Daten an eine
erste Rechnereinheit 9, welche neben einem elektronischen
Speicher 10 und einer zweiten Rechnereinheit 11 mit
integriertem Ausgangstreiber in einem elektronischen Rechnermodul 8 integriert
sind. Sensoreinheit 6, sowie die zweite Rechnereinheit 11 des
elektronischen Rechnermoduls 8 ü bertragen ihre Daten an die
elektronische Kontrolleinheit (ECU) 7 des Kraftfahrzeugregelungssystems.
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2 veranschaulicht
den Ablauf des Verfahrens mit Hilfe eines Ablaufdiagramms. Das Verfahren
startet mit Verfahrensblock 12, in dem die Zündung des
Kraftfahrzeugs aktiv ist und der absolute Gesamtlenkwinkel vorliegt.
In Verfahrensblock 13 wird die Zündung des Kraftfahrzeugs deaktiviert,
worauf in Verfahrensblock 14 der letzte verfügbare Lenkwinkel
in der elektronischen Kontrolleinheit (ECU) 7 des Kraftfahrzeugregelungssystems
gespeichert wird. Danach wird innerhalb von Verfahrensblock 15 das
Lenkwinkelsensorsystem 1 in einen Zustand eingeschränkter Funktionalität versetzt.
Verfahrensblock 16 prüft
durch den Einsatz des magnetfeldempfindlichen Elements 4,
ob eine Lenkbewegung stattfindet. Ist dies der Fall, folgt Verfahrensblock 17,
ist dies nicht der Fall, folgt Verfahrensblock 23. In Verfahrensblock 17 werden
bestimmte Teile des Lenkwinkelsensorsystems 1 aktiviert,
wobei zumindest Teile der Sensoreinheit 6 und des elektronischen
Rechnermoduls 8 aktiviert werden. In Verfahrensblock 18 erfassen
die Magnetfeldsensoren 2 der Sensoreinheit 6 die
Lenkbewegung und weitere Lenkbewegungen, welche unmittelbar folgen
und übertragen
diese an das elektronische Rechnermodul 8, welches in Verfahrensblock 19 die
Gesamtänderung
des Lenkwinkels berechnet und diese in Verfahrensblock 20 im
elektronischen Speicher 10 speichert. Innerhalb Verfahrensblocks 21 wird
das Lenkwinkelsensorsystem 1 wieder in einen Zustand eingeschränkter Funktionalität versetzt.
Verfahrensblock 22 prüft
in Folge, solange der Zustand inaktiver Zündung des Kraftfahrzeugs andauert,
ob wei tere Lenkbewegungen folgen, worauf Verfahrensblock 17 folgt,
wenn nicht, folgt Verfahrensblock 23, in dem die Zündung des
Kraftfahrzeugs aktiviert wird. Direkt danach wird in Verfahrensblock 24 das
Lenkwinkelsensorsystem 1 aktiviert, welches in Verfahrensblock 25 die
gespeicherte Gesamtänderung
des Lenkwinkels unverzüglich
und mit maximaler Taktrate an die elektronische Kontrolleinheit
(ECU) 7 des Kraftfahrzeugregelungssystems überträgt.
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3 veranschaulicht
einen beispielhaften zeitlichen Verlauf des in der elektronischen
Kontrolleinheit (ECU) 7 des Kraftfahrzeugregelungssystems verfügbaren Lenkwinkels,
bzw. der Lenkradstellung. Während
der „Zündung-EIN"-Phase folgt der
Lenkwinkel stets der aktuellen Lenkradstellung. In der „Zündung-AUS"-Phase ändert sich
der verfügbare Lenkwinkel
trotz auftretender Lenkradbewegungen nicht. Wird die Zündung des
Kraftfahrzeugs wieder aktiviert, so wird der gespeicherte Gesamtlenkwinkel mit
maximaler Frequenz an die elektronische Kontrolleinheit (ECU) 7 des
Kraftfahrzeugregelungssystems übertragen,
worauf dieser bis auf einen relativ geringen Fehler mit der Lenkradstellung übereinstimmt.
Im weiteren zeitlichen Verlauf wird der absolute Lenkwinkel innerhalb
einer Umdrehung durch das Lenkwinkelsensorsystem erkannt und der
Winkelversatz zwischen Lenkradstellung, welche über den Absolutwinkel exakt
erkannt wird, und dem verfügbaren
Lenkwinkel bestimmt. Daraufhin erfolgt ein Abgleich, wobei der erkannte
Absolute Lenkwinkel genutzt wird, um den Winkelversatz zu eliminieren.
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Die
Funktionsweise des Lenkwinkelsensorsystems 1 gemäß 1 wird
nachfolgend beispielhaft beschrieben: Lenkwinkelsensorsystem 1 beinhaltet
einen speziellen magnetischen Encoder 5, der zwei nicht
näher dargestellte
verschiedene aneinander angrenzende magnetisierte Spuren alternierender
Polung auf zwei benachbarten Umfängen
aufweist. In der Kombination der beiden magnetisierten Spuren sind
absolute Winkelwerte codiert, die durch den Sensor, bzw. das Lenkwinkelsensorsystem 1,
als definierte Indexfolgen erkannt und als absolute Winkel innerhalb
von 360° erkannt,
bzw. interpretiert werden. Des Weiteren weist das Lenkwinkelsensorsystem 1 eine
Sensoreinheit 6, welche zwei Magnetfeldsensoren und einen
Ausgangstreiber 3 beinhaltet, ein magnetfeldempfindliches
Element 4, und ein elektronisches Rechnermodul 8,
welches eine erste Rechnereinheit 9, einen elektronischen
Speicher 10 und eine zweite Rechnereinheit 11 mit
integrierter Ausgangsstufe beinhaltet, auf.
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Der
Encoder 5 ist mit den beiden Magnetfeldsensoren 2 der
Sensoreinheit 6 magnetisch gekoppelt. Jede Encoderspur
wird von einem Magnetfeldsensor 2 erfasst. Aus den Ausgangssignalen
der Magnetfeldsensoren 2 gewinnt man die Lenkwinkeländerung
(Anzahl der Flanken), die Drehrichtung (Phasenverschiebung zwischen
den Ausgangssignalen der Magnetfeldsensoren) und den absoluten Lenkwinkel
innerhalb einer Umdrehung (Signalmuster). Sensoreinheit 6 beinhaltet
zusätzlich
noch einen Interpolator zur Signalverarbeitung. Die Sensoreinheit 6 gibt über den
integrierten Ausgangstreiber 3 ein definiertes Ausgangssignal
aus, welches alle oben genannten Informationen beinhaltet. Dieses
Signal wird im Fall einer aktivierten Zündung des Kraftfahrzeugs an
die elektronische Kontrollein heit (ECU) 7 des Kraftfahrzeugregelungssystems übertragen.
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Außer mit
der Sensoreinheit 6, welche in der beispielgemäßen Ausführungsform
als ASIC ausgebildet ist, ist der magnetische Encoder 5 auch
mit dem magnetfeldempfindlichen Element 4 magnetisch gekoppelt,
welches beispielhaft als ein Hallelement ausgebildet ist, welches
einen besonders einfachen Aufbau besitzt und nur einen geringen
Betriebsstrom benötigt.
Dieses magnetfeldempfindliche Element 4 erfasst jede Änderung
des magnetischen Feldes, welche durch eine minimale Lenkbewegung
hervorgerufen wird.
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Direkt
nach dem Übergang
aktiver zu inaktiver Zündung
des Kraftfahrzeugs, wird der letzte verfügbare Lenkwinkel in der ECU 7 gespeichert
und das Lenkwinkelsensorsystem 1 in einen funktional sehr
eingeschränkten
Zustand („stand-by" oder „sleep") versetzt, in dem
lediglich das magnetfeldempfindliche Element 4 funktionsfähig ist.
Im Fall einer auftretenden Lenkbewegung wird diese durch das magnetfeldempfindliche
Element 4 registriert. Daraufhin veranlasst das magnetfeldempfindliche Element 4 die
Aktivierung („wake-up") der Sensoreinheit 6,
der ersten Rechnereinheit 9 und des elektronischen Speichers 10.
Alle folgenden Änderungen
des Lenkwinkels werden durch die Sensoreinheit 6 erfasst
und durch die erste Rechnereinheit 9 interpretiert. Dabei
wird stets die Gesamtänderung
des Lenkwinkels berechnet und im elektronischen Speicher 10 gespeichert.
Folgen zeitlich unmittelbar keine weiteren Lenkbewegungen wird das
Lenkwinkelsensorsystem 1 wieder in den oben genannten funktional sehr
eingeschränkten
Zustand versetzt, solange bis das magnetfeldemp findliche Element 4 wieder
das Auftreten einer Lenkbewegung registriert oder bis die Zündung des
Kraftfahrzeugs aktiviert wird.
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Im
Zuge der Zündungsaktivierung
des Kraftfahrzeugs wird auch das Lenkwinkelsensorsystem 1 vollständig aktiviert
und die im elektronischen Speicher 10 gespeicherte, bzw.
zuletzt hinterlegte, Gesamtänderung
des Lenkwinkels wird durch die zweite Rechnereinheit 11 mit
integrierter Ausgangsstufe in ein elektrisches Signal umgerechnet,
welches zum Ausgangssignal der Sensoreinheit 6 weitgehend kompatibel
ist. Dieses Signal weist die Information über die Gesamtänderung
des Lenkwinkels auf und nicht die Information über den zeitlichen Verlauf
der Lenkwinkeländerungen.
Es handelt sich hierbei um ein künstlich
erzeugtes Quasisignal, welches mit maximaler Taktrate übertragen
wird.
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Während des
Zustands inaktiver Zündung des
Kraftfahrzeugs registriert die elektronische Kontrolleinheit (ECU) 7 des
Kraftfahrzeugregelungssystems in der beispielgemäßen Ausführungsform, ob eine geeignete
kontinuierliche Mindestenergieversorgung vorliegt, insbesondere,
ob die Fahrzeugbatterie abgeklemmt oder zu schwach ist. Im Fall,
dass die Information vorliegt, dass keine hinreichende Energieversorgung
gewährleistet
ist, wird eine definierte Kalibrierung des Lenkwinkelsensorsystems 1 unter
Mitwirkung des Fahrers (z.B. durch definierte Lenkbewegungen) eingefordert.
Dies geschieht durch eine optische und akustische Warnung.
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Eine
weitere Zusatzinformation betrifft das Auftreten von drei Aktivierungen
des Lenkwinkelsensorsystems, während
eines Kraftfahrzeugzustandes inaktiver Zündung, in deren Folge jeweils
keine Lenkwinkeländerung
erfasst wird. Das Auftreten dieses Falls wird durch die erste Rechnereinheit 9 festgestellt
und im elektronischen Speicher 10 gespeichert und in Folge
einer Aktivierung der Zündung
des Kraftfahrzeugs an die ECU übertragen.
Auch das Vorliegen dieser Information veranlasst eine Kalibrierung des
Lenkwinkelsensorsystems 1 unter Mitwirkung des Fahrers.
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Nach
der Zündungsaktivierung
des Kraftfahrzeugs erfolgt ein Abgleich des aktuellen Lenkwinkels,
welcher aus dem in der ECU 7 gespeicherten letzten Lenkwinkelwert
und dem vom Lenkwinkelsensorsystem 1 übertragenen Lenkwinkelwert
resultiert, mit dem absoluten Lenkwinkelwert innerhalb einer Umdrehung,
welcher aktuell im Fahrzeugbetrieb mit Hilfe des speziellen Encoders 5 erfasst
wird. Im Fall, dass diesbezüglich
eine Abweichung besteht, wird der neue absolute Gesamtlenkwinkel
dadurch bestimmt, dass die aktuell verfügbare Lenkumdrehungszahl beibehalten
wird und der absolute Lenkwinkel innerhalb einer Umdrehung übernommen wird.
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Der
absolute Lenkwinkel innerhalb von 360° wird entweder in Sensoreinheit 6 oder
in dem elektronischen Rechnermodul 8 ermittelt, bzw. berechnet und
in jedem dieser beiden Fälle
entweder als Zusatzinformation oder über einen separaten Signalweg
an die ECU 7 übertragen.
Dabei wird dieser absolute Lenkwinkel auf Basis der Indexfolge,
welche sich aus den beiden Signalen der jeweils durch die Sensoreinheit 6 erfassten
Encoderspuren bilden lässt,
berechnet.
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In
einer anderen beispielgemäßen Ausführungsform
werden die beiden durch die Sensoreinheit 6 ausgegebenen
Signale, welche die Informationen über den zeitlichen Verlauf
der beiden Encoderspurbewegungen beinhalten, direkt an die ECU 7 übertragen,
welche daraus die Indexfolge erkennt, bzw. berechnet, aus der der
absolute Lenkwinkel innerhalb von 360° berechnet wird.
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In
weiteren Ausführungsformen
erkennt entweder die Sensoreinheit 6 oder das elektronische Rechnermodul 8 die
Indexfolge, bzw. berechnet die Indexwerte und sendet diese an die
ECU 7, welche daraus den absoluten Lenkwinkel innerhalb
von 360° berechnet.
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In
einer speziellen beispielgemäßen Ausführungsform
wird die Indexfolge in der Sensoreinheit 6 erkannt, bzw.
berechnet und an das elektronische Rechnermodul 8 übertragen,
welche dieses Indexsignal direkt oder nach einer definierten Signalverarbeitung
an die ECU 7 überträgt.
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In
der beispielgemäßen Ausführungsform steuert
die ECU 7 ein aktives Lenksystem. Außerdem ist die ECU 7 über CAN-Bus
an das Satelliten-Navigationssystem des Kraftfahrzeugs angeschlossen.
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In
einer anderen beispielgemäßen Ausführungsform
wird nach Deaktivieren der Zündung
des Kraftfahrzeugs, der letzte verfügbare Lenkwinkel im elektronischen
Speicher 10 des Lenkwinkelsensorsystems gespeichert. Nach
Aktivierung der Zün dung wird
dieser zusätzlich
zur Gesamtänderung
des Lenkwinkels an die ECU 7 übertragen.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung findet die Berechnung des absoluten Gesamtlenkwinkels
vollständig
oder zu einem gewissen Anteil im Lenkwinkelsensorsystem, bzw. in
der Lenkwinkelsensoranordnung statt. Zur Bereitstellung der Lenkwinkeldaten,
bzw. des absoluten Gesamtlenkwinkels und insbesondere von Zusatzinformationen ist
das Lenkwinkelsensorsystem, bzw. die Lenkwinkelsensoranordnung an
mindestens ein Bussystem angeschlossen. Über dieses mindestens eine
Bussystem, welches insbesondere als CAN-Bus ausgeführt ist,
findet die Datenkommunikation mit weiteren Systemen statt.
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Das
Verfahren zur Messung des Lenkwinkels ist in einem erfindungsgemäßen Beispiel
so modifiziert, dass bestimmte Schritte des Verfahrens vom Lenkwinkelsensorsystem
bzw. der Lenkwinkelsensoranordnung, anstatt von der ECU ausgeführt werden. Die
Auslegung des Lenkwinkelsensorsystems, bzw. der Lenkwinkelsensoranordnung
ist dem entsprechend angepasst.