DE102010048787A1

DE102010048787A1 - Systeme und Verfahren zum Messen der Fahrzeuggeschwindigkeit

Info

Publication number: DE102010048787A1
Application number: DE102010048787A
Authority: DE
Inventors: William R. Mich. Mayhew
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: CN102053165B; CN102053165A; DE102010048787B4; US20110088468A1; US8364436B2

Abstract

Ein System umfasst ein Verarbeitungsmodul, ein Abtastmodul, ein Periodenermittlungsmodul und ein Geschwindigkeitsermittlungsmodul. Das Verarbeitungsmodul erzeugt Zeitstempel, wenn Impulse von einem Sensor empfangen werden, der eine Rotation einer Einrichtung erfasst. Das Abtastmodul tastet die Zeitstempel während N vorbestimmter Intervalle ab und speichert N der Zeitstempel, die den N vorbestimmten Intervallen entsprechen, wobei N eine ganze Zahl ist, die größer als 2 ist. Das Periodenermittlungsmodul ermittelt mehrere Perioden, wobei jede der mehreren Perioden auf einer Differenz zwischen zwei der N Zeitstempel basiert. Das Geschwindigkeitsermittlungsmodul ermittelt eine Rotationsgeschwindigkeit der Einrichtung auf der Grundlage einer Differenz zwischen zwei der mehreren Perioden.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Ermitteln einer Drehzahl von rotierenden Einrichtungen und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit.
HINTERGRUND
Die hierin bereitgestellte Beschreibung des Hintergrunds dient dem Zweck des allgemeinen Erläuterns des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeiten der hierin genannten Erfinder, in dem Umfang, wie sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben werden, sowie die Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht möglicherweise anderweitig Stand der Technik bilden, werden weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
Ein Fahrzeug kann einen Geschwindigkeitssensor zum Überwachen der Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. Der Geschwindigkeitssensor kann einen Raddrehzahlsensor umfassen. Der Raddrehzahlsensor erzeugt ein Raddrehzahlsignal, das eine Rotation eines Rads angibt. Ein Motorsteuermodul kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des Raddrehzahlsignals ermitteln.
Beispielsweise kann der Raddrehzahlsensor einen Hall-Effekt-Sensor umfassen, der ein Vorbeilaufen eines Zahns an einem mit dem Rad verbundenen Zahnrad detektiert. Der Hall-Effekt-Sensor kann Impulse erzeugen, die dem Vorbeilaufen des Zahns entsprechen. Dementsprechend kann das Raddrehzahlsignal Impulse umfassen.
Das Motorsteuermodul kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage einer Anzahl an Impulsen ermitteln, die in dem Raddrehzahlsignal während einer Zeitperiode umfasst sind. Die Anzahl an Impulsen, die in dem Raddrehzahlsignal während der Zeitperiode umfasst sind, kann mit der Fahrzeuggeschwindigkeit in Beziehung gebracht werden. Beispielsweise kann eine größere Anzahl an Impulsen während der Zeitperiode einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen, während eine kleinere Anzahl an Impulsen während der Zeitperiode einer geringeren Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System umfasst ein Verarbeitungsmodul, ein Abtastmodul, ein Periodenermittlungsmodul und ein Geschwindigkeitsermittlungsmodul. Das Verarbeitungsmodul erzeugt Zeitstempel, wenn Impulse von einem Sensor empfangen werden, der eine Rotation einer Einrichtung erfasst. Das Abtastmodul tastet die Zeitstempel während N vorbestimmter Intervalle ab und speichert N der Zeitstempel, die den N vorbestimmten Intervallen entsprechen, wobei N eine ganze Zahl ist, die größer als 2 ist. Das Periodenermittlungsmodul ermittelt mehrere Perioden, wobei jede der mehreren Perioden auf einer Differenz zwischen zwei der N Zeitstempel basiert. Das Geschwindigkeitsermittlungsmodul ermittelt eine Rotationsgeschwindigkeit der Einrichtung auf der Grundlage einer Differenz zwischen zwei der mehreren Perioden.
Ein Verfahren umfasst, dass Zeitstempel erzeugt werden, wenn Impulse von einem Sensor empfangen werden, der eine Rotation einer Einrichtung erfasst, und die Zeitstempel während N vorbestimmter Intervalle abgetastet werden. Das Verfahren umfasst ferner, dass N der Zeitstempel gespeichert werden, die den N vorbestimmten Intervallen entsprechen, wobei N eine ganze Zahl ist, die größer als 2 ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass mehrere Perioden ermittelt werden, wobei jede der mehreren Perioden auf einer Differenz zwischen zwei der N Zeitstempel basiert. Ferner umfasst das Verfahren, dass eine Rotationsgeschwindigkeit der Einrichtung auf der Grundlage einer Differenz zwischen zwei der mehreren Perioden ermittelt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich Erläuterungszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung keineswegs einschränken.
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeugsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsteuermoduls, das mit einem Sensor gekoppelt ist, der die Fahrzeuggeschwindigkeit angibt, gemäß der vorliegenden Offenbarung.
3 zeigt Sensorimpulse, die von dem Sensor empfangen werden, der die Fahrzeuggeschwindigkeit angibt.
4 ist ein Funktionsblockdiagramm des Motorsteuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung.
5A zeigt Sensorimpulse und ein Rauschen mit hoher Frequenz, die von dem Sensor empfangen werden, der die Fahrzeuggeschwindigkeit angibt, gemäß der vorliegenden Offenbarung.
5B zeigt Sensorimpulse, die von dem Sensor bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit empfangen werden, gemäß der vorliegenden Offenbarung.
6 zeigt eine Abtriebswellendrehzahl über einer Periodendauer für ein beispielhaftes Fahrzeugsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung.
7 zeigt eine Abtriebswellendrehzahl als Funktion eines Schwankungswerts gemäß der vorliegenden Offenbarung.
8 zeigt ein Verfahren zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß der vorliegenden Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt keineswegs, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu beschränken. Zu Klarheitszwecken werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet sollte die Phrase mindestens einer von A, B und C als logisches (A oder B oder C) bedeutend betrachtet werden, wobei ein nicht exklusives logisches Oder verwendet wird. Es ist zu verstehen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie hierin verwendet kann sich der Begriff Modul auf einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC von application specific integrated circuit), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, zugeordnet oder gruppiert) und/oder einen Speicher (gemeinsam genutzt, zugeordnet oder gruppiert), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis mit kombinatorischer Logik und/oder andere geeignete Bauteile, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen, beziehen, Teil hiervon sein oder diese umfassen.
Ein Geschwindigkeitssensor kann das Vorbeilaufen eines Zahns an einem mit einer Komponente eines Fahrzeugs verbundenen Zahnrad detektieren. Der Geschwindigkeitssensor kann ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal erzeugen, das Impulse umfasst, die dem Vorbeilaufen des Zahns entsprechen. Typischerweise ermittelt ein Motorsteuermodul eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage einer Anzahl an Impulsen, die von dem Geschwindigkeitssensor während einer Zeitperiode empfangen werden. Das Motorsteuermodul kann die Fahrzeuggeschwindigkeit inkorrekt ermitteln, wenn aufgrund von Rauschen Impulse entstehen. Beispielsweise kann das Motorsteuermodul ermitteln, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit ist, wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal aufgrund von Rauschen zusätzliche Impulse umfasst.
Ein Geschwindigkeitsermittlungssystem der vorliegenden Offenbarung kann die Fahrzeuggeschwindigkeit ermitteln, ohne die Anzahl an Impulsen zu zählen, die während der Zeitperiode empfangen werden. Das Geschwindigkeitsermittlungssystem kann daher Fahrzeuggeschwindigkeiten korrekt ermitteln, wenn ein Rauschen vorhanden ist. Das Geschwindigkeitsermittlungssystem ermittelt die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage von Zeiten, zu denen die Impulse von dem Geschwindigkeitssensor empfangen werden. Das Geschwindigkeitsermittlungssystem kann Zeitstempel für empfangene Impulse erzeugen, die Zeitstempel mit vorbestimmten Intervallen abtasten und auf der Grundlage von Differenzen der Zeitstempel bei den vorbestimmten Intervallen Perioden erzeugen. Das Geschwindigkeitsermittlungssystem kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage einer Differenz zwischen zwei der Perioden ermitteln.
Nun auf 1 Bezug nehmend umfasst ein beispielhaftes Fahrzeugsystem 100 einen Verbrennungsmotor 102, der ein Getriebe 105 über eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) antreibt. Während ein fremdgezündeter Motor gezeigt ist, werden auch andere Motoren in Betracht gezogen. Lediglich beispielhaft werden auch kompressionsgezündete Motoren und Motoren mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motoren von homogenous charge compression ignition engines) in Betracht gezogen. Ein Motorsteuermodul (ECM von engine control module) 103 steht mit Komponenten des Fahrzeugsystems 100 in Kommunikation. Die Komponenten können den Motor 102, Sensoren und Aktoren umfassen.
Das ECM 103 kann eine Drosselklappe 106 betätigen, um eine Luftströmung in einen Einlasskrümmer 108 zu regulieren. Die Luft in dem Einlasskrümmer 108 wird in Zylinder 110 verteilt. Das ECM 103 betätigt Kraftstoffinjektoren 112, um Kraftstoff in die Zylinder 110 einzuspritzen. Das ECM 103 kann Zündkerzen 114 betätigen, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in den Zylindern 110 zu entzünden. Alternativ kann das Luft/Kraftstoff-Gemisch bei einem Kompressionszündungsmotor durch eine Komprimierung entzündet werden. Während vier Zylinder 110 des Motors 102 gezeigt sind, kann der Motor 102 mehr oder weniger als vier Zylinder 110 umfassen.
Die Kurbelwelle dreht sich mit der Motordrehzahl oder mit einer Rate, die proportional zur Motordrehzahl ist. Ein Kurbelwellensensor 116 erzeugt ein Kurbelwellensignal, das eine Rotation der Kurbelwelle angibt. Beispielsweise kann das Kurbelwellensignal ein Vorbeilaufen eines Zahns an einem Zahnrad, das mit der Kurbelwelle verbunden ist, angeben. Lediglich beispielhaft kann der Kurbelwellensensor 116 einen optischen Sensor und/oder einen Hall-Effekt-Sensor umfassen. Die Rotation der Kurbelwelle kann unter Verwendung anderer geeigneter Verfahren erfasst werden.
Eine Einlassnockenwelle (nicht gezeigt) reguliert eine Stellung eines Einlassventils 120, um zu ermöglichen, dass Luft in den Zylinder 110 gelangt. Das Verbrennungsabgas in dem Zylinder 110 wird durch einen Auslasskrümmer 122 hinausgezwungen, wenn sich ein Auslassventil 124 in einer offenen Stellung befindet. Eine Auslassnockenwelle (nicht gezeigt) reguliert eine Stellung des Auslassventils 124. Obwohl ein einzelnes Einlass- und Auslassventil 120, 124 gezeigt sind, kann der Motor 102 mehrere Einlass- und Auslassventile 120, 124 pro Zylinder 110 umfassen.
Ein durch den Motor 102 erzeugtes Antriebsdrehmoment kann die Räder 126 über eine Abtriebswelle 128 antreiben. Das Fahrzeugsystem 100 kann einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 umfassen, der ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal erzeugt. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal kann ein Vorbeilaufen eines Zahns an einem Zahnrad angeben, das mit der Abtriebswelle 128 verbunden ist. Dementsprechend kann das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal eine Rotationsgeschwindigkeit der Abtriebswelle 128 angeben. Lediglich beispielhaft kann der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 einen optischen Sensor und/oder einen Hall-Effekt-Sensor umfassen. Das ECM 103 kann auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermitteln.
Das Fahrzeugsystem 100 kann einen oder mehrere Raddrehzahlsensoren 132 umfassen, die Raddrehzahlsignale erzeugen. Die Raddrehzahlsignale können ein Vorbeilaufen eines Zahns an einem Zahnrad angeben, das mit den Rädern 126 verbunden ist. Dementsprechend können die Raddrehzahlsignale die Rotationsgeschwindigkeit der Räder 126 angeben. Das ECM 103 kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage der Raddrehzahlsignale ermitteln.
Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal kann Impulse umfassen. Das ECM 103 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage der Impulse in dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal ermitteln. Das ECM 103 kann Impulse von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 empfangen, die eine Rotation der Abtriebswelle 128 angeben (hierin nachfolgend ”Signalimpulse”). Das ECM 103 kann von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 aufgrund von Rauschen Impulse empfangen (hierin nachfolgend ”Fehlerimpulse”). Das ECM 103 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit inkorrekt ermitteln, wenn das ECM 103 Fehlerimpulse empfängt. Beispielsweise kann das ECM 103 ermitteln, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit ist, wenn das ECM 103 die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage der Fehlerimpulse ermittelt. Die Fehlerimpulse können aufgrund mechanischer Toleranzen des Fahrzeugsystems 100 entstehen. Beispielsweise kann eine Schwankung des Abstands zwischen Zähnen an dem Zahnrad, das mit der Abtriebswelle 128 verbunden ist, die Fehlerimpulse entstehen lassen.
Das Geschwindigkeitsermittlungssystem der vorliegenden Offenbarung kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ermitteln. Ferner kann das Geschwindigkeitsermittlungssystem die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage von anderen Komponenten des Fahrzeugsystems 100 als die Abtriebswelle 128 ermitteln. Beispielsweise kann das Geschwindigkeitsermittlungssystem die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage von Raddrehzahlsignalen, des Kurbelwellensignals und eines Signals von einem Nockenwellensensor (nicht gezeigt), das eine Rotation der Einlass-/Auslassnockenwelle angibt, ermitteln. Im Allgemeinen kann das Geschwindigkeitsermittlungssystem auf digitale Sensorsysteme angewandt werden, die die Rotationsgeschwindigkeit von rotierenden Einrichtungen messen.
Nun auf 2 Bezug nehmend kann ein ECM 104 gemäß der vorliegenden Offenbarung das Geschwindigkeitsermittlungssystem realisieren. Das ECM 104 umfasst ein Zeitstempelerzeugungsmodul (TSM von time stamp generation module) 150 und ein Zeitstempelverarbeitungsmodul 152. Das TSM 150 empfängt Impulse von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130. Das TSM 150 kann einen Zähler inkrementieren, wenn das TSM 150 einen Impuls empfängt. Das TSM 150 kann eine Gesamtanzahl an Impulsen, die es empfängt, speichern. Die Gesamtanzahl an Impulsen, die durch das TSM 150 empfangen werden, kann ”Zählwert” genannt werden.
Ferner kann das TSM 150 eine Zeit speichern, zu der jeder Impuls empfangen wird. Die Zeit, zu der ein jüngster Impuls empfangen wird, kann ”Zeitstempel” genannt werden. Das TSM 150 kann ein Zählwertregister 154 und ein Zeitregister 156 umfassen, die den Zählwert bzw. den Zeitstempel speichern. Beispielsweise kann das Zählwertregister 154 einen Zählwert von 7 speichern und kann das Zeitregister 156 einen Zeitstempel von 20 Millisekunden (ms) speichern, wenn das TSM 150 7 Impulse empfangen hat, deren letzter zu einer Zeit von 20 ms empfangen wurde.
Nun auf 3 Bezug nehmend sind beispielhafte Impulse, die durch das TSM 150 empfangen werden, gezeigt. Jeder Impuls ist mit (Zählwert, Zeitstempel) bezeichnet. Das TSM 150 empfängt bei 1 ms einen ersten Impuls. Dementsprechend speichern das Zählwertregister 154 und das Zeitregister 156 den Zählwert als 1 bzw. den Zeitstempel als 1 ms. Das TSM 150 empfängt bei 20 ms einen dritten Impuls. Dementsprechend speichern das Zählwertregister 154 und das Zeitregister 156 den Zählwert als 3 bzw. den Zeitstempel als 20 ms.
Nun auf 4 Bezug nehmend umfasst das Zeitstempelverarbeitungsmodul 152 ein Abtastmodul 158, ein Periodenermittlungsmodul 160, ein Schwankungsermittlungsmodul 162 und ein Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsmodul 164. Das Abtastmodul 158 kann den Zählwert und den Zeitstempel von dem Zählwertregister 154 bzw. dem Zeitregister 156 abtasten. Das Abtastmodul 158 kann den Zählwert und den Zeitstempel mit vorbestimmten Abtastintervallen abtasten. Beispielsweise kann das Abtastmodul 158 den Zählwert und den Zeitstempel mit Intervallen von 25 ms abtasten. Das Abtastmodul 158 kann den Zählwert und den Zeitstempel, die an jedem vorbestimmten Abtastintervall abgetastet werden, speichern.
Nun wieder auf 3 Bezug nehmend tastet das Abtastmodul 158 beispielsweise den Zählwert und den Zeitstempel mit vorbestimmten Abtastintervallen von 25 ms ab. Die Abtastwerte sind als S₁, S₂ und S₃ gezeigt. Jeder Abtastwert des Zählwerts und des Zeitstempels ist mit (Zählwert, Zeitstempel) bezeichnet. Beispielsweise tastet das Abtastmodul 158 bei 25 ms einen Zählwert von 3 und einen Zeitstempel von 20 ms ab. Somit ist der Abtastwert S₁ S₁(3, 20). Bei 75 ms tastet das Abtastmodul 158 einen Zählwert von 7 und einen Zeitstempel von 55 ms ab. Somit ist der Abtastwert S₃ S₃(7, 55). Das Abtastmodul 158 gibt die abgetasteten Zeitstempel an das Periodenermittlungsmodul 160 aus.
Typischerweise wird die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage einer Gesamtanzahl an Zählwerten während einer Periode ermittelt. Beispielsweise kann die Fahrzeuggeschwindigkeit proportional zu einem Verhältnis der Anzahl an Zählwerten zu der Länge der Periode sein. Ein System, das die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage der Gesamtanzahl an Zählwerten während der Periode ermittelt, kann ”Zählsystem” genannt werden. In 3 kann ein Zählsystem ermitteln, dass es während der Periode von 25 ms von S₁ bis S₂ 3 Impulse gab. Dementsprechend kann das Zählsystem ermitteln, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit proportional zu 3 Zählwerten während 25 ms ist. Als weiteres Beispiel kann das Zählsystem die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage der Differenz zwischen den Zählwert- und Zeitstempelwerten, die bei S₁ und S₂ abgetastet wurden, ermitteln. Dementsprechend kann das Zählsystem ermitteln, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit proportional zu 3 Zählwerten in 29 ms (d. h. S₂ – S₁) ist.
Nun auf 5A Bezug nehmend kann der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 Signalimpulse und Fehlerimpulse erzeugen. Beispielsweise stellen die bei (1, 1), (12, 52) und (13, 115) gezeigten Impulse Signalimpulse dar und stellen die 10 Impulse, die von (2, 30) bis (11, 40) gezeigt sind, Fehlerimpulse dar. Das Zählsystem kann die Fahrzeuggeschwindigkeit inkorrekt ermitteln, wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 die Fehlerimpulse erzeugt. Beispielsweise kann das Zählsystem, wenn die in 5A gezeigten Fehlerimpulse nicht vorhanden wären, ermitteln, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit in jeden anderen Intervall von 25 ms proportional zu 1 Impuls ist. Wenn die Fehlerimpulse vorhanden sind, würde das Zählsystem jedoch ermitteln, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Intervall von 25 ms von S₁ bis S₂ proportional zu 10 Impulsen ist, was eine Fahrzeuggeschwindigkeit liefern kann, die mit einem Faktor von mehr als 10 inkorrekt ist.
Die in 5A gezeigten Fehlerimpulse können Rauschen mit hoher Frequenz genannt werden, da die Fehlerimpulse mit einer Rate erzeugt werden, die größer als die Signalimpulse ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist (z. B. 1 Impuls in jedem anderen Intervall von 25 ms). Wenn das ECM 104 in dem Zählsystem realisiert ist, würde das ECM 104 die Fahrzeuggeschwindigkeit inkorrekt ermitteln, wenn ein Rauschen mit hoher Frequenz bei einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit vorhanden ist. Das Geschwindigkeitsermittlungssystem beseitigt Fehler bei einer Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung, die aufgrund eines Rauschens mit hoher Frequenz entstehen. Das Geschwindigkeitsermittlungssystem beseitigt Fehler durch Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit, ohne den Zählwert zu verwenden, wie folgt.
Das Periodenermittlungsmodul 160 empfängt die Zeitstempel von dem Abtastmodul 158. Das Periodenermittlungsmodul 160 ermittelt eine Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Zeitstempeln, wenn die empfangenen Zeitstempel nicht gleich sind. Die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Zeitstempeln kann ”Periode” genannt werden. Das Periodenermittlungsmodul 160 speichert die Perioden.
Beispielsweise würde das Periodenermittlungsmodul 160 in 5A einen Zeitstempel von 1 ms bei S₁, einen Zeitstempel von 40 ms bei S₂, einen Zeitstempel von 52 ms bei S₃ und S₄ und einen Zeitstempel von 115 ms bei S₅ empfangen. Dementsprechend ermittelt das Periodenermittlungsmodul 160 Perioden von 39 ms, 12 ms und 63 ms, die den Differenzen der Zeitstempel zwischen S₂ – S₁, S₃ – S₂ bzw. S₅ – S₄ entsprechen. Das Periodenermittlungsmodul 160 ermittelt keine Periode für die Differenz S₄ – S₃, da die empfangenen Zeitstempel, die S₃ und S₄ entsprechen, gleich sind. Mit anderen Worten ermittelt das Periodenermittlungsmodul 160 am Ende eines vorbestimmten Abtastintervalls, das mindestens einen Impuls umfasst, eine Periode.
Alternativ empfängt das Periodenermittlungsmodul 160, wenn die Fehlerimpulse nicht vorhanden sind, einen Zeitstempel von 1 ms bei S₁ und bei S₂, einen Zeitstempel von 52 ms bei S₃ und S₄ und einen Zeitstempel von 115 ms bei S₅. Dementsprechend ermittelt das Periodenermittlungsmodul 160 Perioden von 51 ms und 63 ms, die den Differenzen der Zeitstempel zwischen S₃ – S₁ und S₅ – S₃ entsprechen. Das Periodenermittlungsmodul 160 ermittelt keine Perioden, die den Differenzen der Zeitstempel S₂ – S₁ und S₄ – S₃ entsprechen, da die empfangenen Zeitstempel von S₁ bis S₂ und von S₃ bis S₄ gleich sind. Das Periodenermittlungsmodul 160 gibt jede Periode an das Schwankungsermittlungsmodul 162 aus.
Das Schwankungsermittlungsmodul 162 ermittelt auf der Grundlage mehrerer der Perioden einen Schwankungswert. Das Schwankungsermittlungsmodul 162 kann den Schwankungswert auf der Grundlage der Differenz zwischen einer längsten Periode und einer kürzesten Periode mehrerer Perioden, die von dem Periodenermittlungsmodul 160 empfangen werden, ermitteln. Beispielsweise würde das Schwankungsermittlungsmodul 162 in 5A einen Schwankungswert von 51 ms auf der Grundlage der Differenz zwischen der Periode von 63 ms (d. h. der längsten Periode) und der Periode von 12 ms (d. h. der kürzesten Periode) ermitteln. Alternativ würde das Schwankungsermittlungsmodul 162, wenn die Fehlerimpulse nicht vorhanden wären, eine Schwankung von 12 ms auf der Grundlage der Perioden von 51 ms und 63 ms ermitteln.
Das Schwankungsermittlungsmodul 162 kann den Schwankungswert auf der Grundlage einer vorbestimmten Anzahl der Perioden ermitteln. Beispielsweise kann das Schwankungsermittlungsmodul 162 in 5A den Schwankungswert auf der Grundlage von drei Perioden ermitteln, wenn das Rauschen mit hoher Frequenz vorhanden ist. Im Allgemeinen kann das Geschwindigkeitsermittlungssystem den Schwankungswert auf der Grundlage einer anderen vorbestimmten Anzahl an Perioden als drei ermitteln.
Nun auf 5B Bezug nehmend sind beispielhafte Signalimpulse bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. die Abtriebswellendrehzahl ist größer als 1500 U/min) gezeigt. Das Periodenermittlungsmodul 160 würde Perioden gleich 23 ms (Zeitstempel S₂ – S₁) und 27 ms (Zeitstempel S₃ – S₂) ermitteln. Das Schwankungsermittlungsmodul 162 würde einen Schwankungswert von 4 ms ermitteln. Wenn ein Rauschen mit hoher Frequenz bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit vorhanden ist, können die Sensorimpulse zeitlich näher an den Abtastwerten S₁, S₂ und S₃ auftreten. Ein Rauschen mit hoher Frequenz kann daher zu Perioden, die näher an dem vorbestimmten Abtastintervall (d. h. 25 ms) liegen, und einem Schwankungswert, der näher an 0 ms liegt, führen.
Im Allgemeinen liefern Sensorimpulse, die bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit abgetastet werden, kleine Schwankungswerte, wie es in 5B gezeigt ist. Die kleinen Schwankungswerte können sich ergeben, da es wahrscheinlich ist, dass Impulse in der Nähe der Abtastpunkte S₁, S₂ und S₃ auftreten. Mit anderen Worten können Impulse, die in der Nähe von Abtastpunkten auftreten, Perioden liefern, deren Dauern nahe beieinander liegen, und daher liefern sie kleine Schwankungswerte.
Impulse bei einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit, die ein Rauschen mit hoher Frequenz umfassen, führen wahrscheinlich zu größeren Schwankungswerten, da das Rauschen mit hoher Frequenz zu einigen Abtastperioden mit einer kurzen Dauer führt. Beispielsweise beträgt die Periode von S₂ bis S₃ in 5A 12 ms, wenn die Fehlerimpulse vorhanden sind. Die Periode von 12 ms (d. h. S₃ – S₂) führt aufgrund der Fehlerimpulse zu einem Schwankungswert von 51 ms (d. h. (S₅ – S₃) – (S₃ – S₂)). Der Schwankungswert würde 12 ms betragen, wenn die Fehlerimpulse nicht vorhanden wären (d. h. (S₅ – S₃) – (S₃ – S₁)). Dementsprechend können die Fehlerimpulse zu größeren Schwankungswerten führen, wenn bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein Rauschen mit hoher Frequenz vorhanden ist.
Das Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsmodul 164 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des Schwankungswerts ermitteln. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsmodul 164 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage eines Fahrzeuggeschwindigkeitsmodells ermitteln, das die Fahrzeuggeschwindigkeit mit dem Schwankungswert in Beziehung bringt. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsmodell kann experimentell erlangte Daten umfassen, die die Fahrzeuggeschwindigkeit mit dem Schwankungswert in Beziehung bringen. Beispielsweise kann das Fahrzeuggeschwindigkeitsmodell Daten umfassen, die die Drehzahl der Abtriebswelle 128 mit dem Schwankungswert in Beziehung bringen.
Nun auf 6 Bezug nehmend bringt ein beispielhaftes Fahrzeuggeschwindigkeitsmodell die Drehzahl der Abtriebswelle 128 mit dem Schwankungswert in Beziehung. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsmodell kann auf gemessenen Perioden bei verschiedenen Abtriebswellendrehzahlen basieren. Jeder gezeigte Punkt stellt eine Periodenmessung durch das Periodenermittlungsmodul 160 dar. Beispielsweise wurden die gezeigten gemessenen Perioden unter Verwendung von vorbestimmten Abtastinterwallen von 25 ms ermittelt. Dementsprechend liegen die gemessenen Perioden bei einer ansteigenden Fahrzeuggeschwindigkeit nahe bei 25 ms. Bei einer geringeren Fahrzeuggeschwindigkeit reichen die gemessenen Perioden jedoch von 128 ms bis weniger als 16 ms. Die gemessenen Perioden nahe 25 ms (z. B. 16 ms) bei einer geringeren Abtriebswellendrehzahl können aufgrund eines Rauschens mit hoher Frequenz resultieren.
Das Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsmodul 164 kann auf der Grundlage der gemessenen Perioden Begrenzungskurven ermitteln. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsmodul 164 kann eine linke Begrenzungskurve ermitteln, die bei jeder Abtriebswellendrehzahl an die kürzesten Perioden angepasst ist, wie es gezeigt ist. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsmodul 164 kann eine rechte Begrenzungskurve ermitteln, die bei jeder Abtriebswellendrehzahl an die längsten Perioden angepasst ist, wie es gezeigt ist. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsmodul 164 kann die Schwankungswerte auf der Grundlage der linken Begrenzungskurve und der rechten Begrenzungskurve ermitteln. Der Schwankungswert, der einer bestimmten Abtriebswellendrehzahl entspricht, kann durch Subtrahieren der linken Begrenzungskurve von der rechten Begrenzungskurve an der bestimmten Abtriebswellendrehzahl ermittelt werden. Schwankungswerte bei einer geringeren Abtriebswellendrehzahl können größer sein als Schwankungswerte bei einer höheren Abtriebswellendrehzahl. Beispielsweise beträgt ein gezeigter Schwankungswert 1 ungefähr 10 ms bei 500 U/min, während ein gezeigter Schwankungswert 2 ungefähr 4 ms bei 2000 U/min beträgt.
Nun auf 7 Bezug nehmend kann das Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsmodul 164 die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage einer Abtriebswellendrehzahlfunktion ermitteln. Die Abtriebswellendrehzahlfunktion kann eine Abtriebswellendrehzahl auf der Grundlage des Schwankungswerts zurückgeben. Dementsprechend kann das Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsmodul 164 die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage der von der Abtriebswellendrehzahlfunktion zurückgegebenen Abtriebswellendrehzahl ermitteln. Die Abtriebswellendrehzahlfunktion kann auf dem beispielhaften Fahrzeuggeschwindigkeitsmodell von 6 basieren. Beispielsweise kann die Abtriebswellendrehzahlfunktion auf der Differenz zwischen der rechten Begrenzungskurve und der linken Begrenzungskurve basieren.
Das ECM 104 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des Geschwindigkeitsermittlungssystems der vorliegenden Offenbarung anstatt des Zählsystems ermitteln. Bei einigen Realisierungen kann das ECM 104 jedoch die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des Geschwindigkeitsermittlungssystems und des Zählsystems ermitteln. Beispielsweise kann das ECM 104 eine geringe Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. die Abtriebswellendrehzahl ist kleiner als 1500 U/min) auf der Grundlage des Geschwindigkeitsermittlungssystems ermitteln, da das Geschwindigkeitsermittlungssystem Fehler aufgrund eines Rauschens mit hoher Frequenz bei einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit beseitigt. Das ECM 104 kann eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. die Abtriebswellendrehzahl ist größer als 1500 U/min) auf der Grundlage des Zählsystems ermitteln, wenn das Rauschen mit hoher Frequenz nicht zu Fehlern bei einer Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung beitragen kann.
Das ECM 104 kann sowohl das Geschwindigkeitsermittlungssystem als auch das Zählsystem parallel realisieren, um die Fahrzeuggeschwindigkeit redundant zu ermitteln. Dementsprechend kann das ECM 104 eine Rationalitätsüberprüfung des Zählsystems auf der Grundlage eines Vergleichs der durch das Zählsystem ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit mit der durch das Geschwindigkeitsermittlungssystem ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit durchführen. Das ECM 104 kann die Rationalitätsüberprüfung durchführen, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung sicherzustellen. Beispielsweise kann die Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung fehlerhaft sein, wenn sich die unter Verwendung des Zählsystems ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit von der unter Verwendung des Geschwindigkeitsermittlungssystems ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit um mehr als einen vorbestimmten Schwellenwert unterscheidet. Dementsprechend kann das Geschwindigkeitsermittlungssystem die Rationalitätsüberprüfung realisieren, um zu ermitteln, ob Sensoren und/oder den Sensoren zugehörige Komponenten korrekt arbeiten.
Nun auf 8 Bezug nehmend beginnt ein Verfahren 200 zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit in Schritt 201. In Schritt 202 empfängt das TSM 150 einen Impuls von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130. In Schritt 204 erzeugt das TSM 150 einen Zeitstempel, der dem empfangenen Impuls entspricht. In Schritt 206 ermittelt das Abtastmodul 158, ob das vorbestimmte Abtastintervall verstrichen ist. Wenn das Ergebnis von Schritt 206 falsch ist, wiederholt das Verfahren 200 Schritt 202. Wenn das Ergebnis von Schritt 206 wahr ist, fährt das Verfahren 200 mit Schritt 208 fort. In Schritt 208 tastet das Abtastmodul 158 den Zeitstempel, der dem empfangenen Impuls entspricht, ab und speichert es ihn.
In Schritt 210 ermittelt das Periodenermittlungsmodul 160, ob zwei Zeitstempel empfangen wurden. Wenn das Ergebnis von Schritt 210 falsch ist, wiederholt das Verfahren 200 Schritt 210. Wenn das Ergebnis von Schritt 210 wahr ist, fährt das Verfahren 200 mit Schritt 212 fort. In Schritt 212 ermittelt das Periodenermittlungsmodul 160 eine Periode auf der Grundlage einer Differenz zwischen den beiden Zeitstempeln. In Schritt 214 ermittelt das Schwankungsermittlungsmodul 162, ob eine vorbestimmte Anzahl an Perioden empfangen wurde. Wenn das Ergebnis von Schritt 214 falsch ist, wiederholt das Verfahren 200 Schritt 214. Wenn das Ergebnis von Schritt 214 wahr ist, fährt das Verfahren 200 mit Schritt 216 fort. In Schritt 216 ermittelt das Schwankungsermittlungsmodul 162 den Schwankungswert. In Schritt 218 ermittelt das Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsmodul 164 die Fahrzeuggeschwindigkeit, die dem Schwankungswert entspricht. In Schritt 220 endet das Verfahren 200.
Fachleute können nun aus der vorstehenden Beschreibung erkennen, dass die breiten Lehren der vorliegenden Offenbarung auf eine Vielzahl von Formen realisiert werden können. Daher sollte, während diese Offenbarung in Verbindung mit bestimmten Beispielen hiervon beschrieben wurde, der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht so beschränkt sein, da andere Abwandlungen für den Fachmann beim Studieren der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims

System, umfassend: ein Verarbeitungsmodul, das Zeitstempel erzeugt, wenn Impulse von einem Sensor empfangen werden, der eine Rotation einer Einrichtung erfasst; ein Abtastmodul, das die Zeitstempel während N vorbestimmter Intervalle abtastet und das N der Zeitstempel speichert, die den N vorbestimmten Intervallen entsprechen, wobei N eine ganze Zahl ist, die größer als 2 ist; ein Periodenermittlungsmodul, das mehrere Perioden ermittelt, wobei jede der mehreren Perioden auf einer Differenz zwischen zwei der N Zeitstempel basiert; und ein Geschwindigkeitsermittlungsmodul, das eine Rotationsgeschwindigkeit der Einrichtung auf der Grundlage einer Differenz zwischen zwei der mehreren Perioden ermittelt.
System nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein Kurbelwellensensor, der eine Rotation einer Kurbelwelle erfasst, oder ein Nockenwellensensor, der eine Rotation einer Nockenwelle erfasst, oder ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der eine Rotation einer Abtriebswelle eines Getriebes erfasst, oder ein Raddrehzahlsensor, der eine Rotation eines Rads erfasst, ist.
System nach Anspruch 1, wobei jeder der N Zeitstempel einem letzten während jedes der N vorbestimmten Intervalle empfangenen Impuls entspricht.
System nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren Perioden auf einer Differenz zwischen zwei der N Zeitstempel von aufeinanderfolgenden der N vorbestimmten Intervalle basiert.
System nach Anspruch 1, wobei das Geschwindigkeitsermittlungsmodul die Differenz zwischen zwei der mehreren Perioden auf der Grundlage einer längsten der mehreren Perioden und einer kürzesten der mehreren Perioden ermittelt.
System nach Anspruch 1, wobei das Geschwindigkeitsermittlungsmodul die Rotationsgeschwindigkeit auf der Grundlage einer Funktion ermittelt, die die Rotationsgeschwindigkeit mit der Differenz zwischen zwei der mehreren Perioden in Beziehung bringt.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Zählmodul, das eine Anzahl der von dem Sensor empfangenen Impulse zählt und das eine zweite Rotationsgeschwindigkeit der Einrichtung auf der Grundlage der Anzahl der von dem Sensor empfangenen Impulse ermittelt.
System nach Anspruch 7, wobei das Geschwindigkeitsermittlungsmodul angibt, wenn eine Differenz zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der Einrichtung und der zweiten Rotationsgeschwindigkeit der Einrichtung größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.