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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein System zur Erfassung eines Sensorfehlers.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung ein System zur Erfassung eines Fehlers eines
Sensors wie etwa eines Beschleunigungssensors und eines Winkelgeschwindigkeitssensors,
welche zur Erfassung etwa einer Längsbeschleunigung eines Fahrzeugs und
einer Gierrate verwendet werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H07-83951 offenbart einen
Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem Selbstdiagnosemerkmal. Der
Winkelgeschwindigkeitssensor beinhaltet einen Erfassungselementabschnitt,
einen Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt zur Verarbeitung einer
Ausgabe von dem Erfassungselementabschnitt und einen elektromagnetischen
Erzeugungsabschnitt, der nahe an dem Erfassungselementabschnitt
zur Aktivierung des Erfassungselementabschnitts vorgesehen ist. Bei
dem offenbarten Winkelsensor wird ein Fehler durch Überprüfen der
Ausgabe des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt erfasst, die
durch Aktivierung des Erfassungselementabschnitts durch den elektromagnetischen
Erzeugungsabschnitt zur Bereitstellung einer Pseudo-Corioliskraft für das Element
unter der Bedingung erzeugt wird, dass keine Winkelgeschwindigkeit
dem Erfassungselementabschnitt eingespeist wird.
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Ist
bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor ein Ausgabeerzeugungsabschnitt
eines Pseudo-Erfassungselementabschnitts
anstelle des elektromagnetischen Erzeugungsabschnitts vorgesehen,
welcher die dem Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt eingespeiste
Ausgabe von dem Pseudo-Erfassungselementabschnitt
erzeugt, kann der Fehler in dem Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt
erfasst werden, obwohl der Fehler in dem Erfassungselementabschnitt
nicht erfasst werden kann.
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Bei
dem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. H07-83951 offenbarten
System wird die Ausgabe von dem Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt
nur überprüft, wenn
der Erfassungselementabschnitt durch den elektromagnetischen Erzeugungsabschnitt
aktiviert ist. Wird entsprechend tatsächlich eine Winkelgeschwindigkeit
eingespeist, während
die Selbstdiagnose ausgeführt
wird, kann ein Sensorfehler bestimmt werden, obwohl keine Fehler
hinsichtlich des Winkelgeschwindigkeitssensors bestehen, was zu
einer unbefriedigenden Erfassungsgenauigkeit führt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist die Bereitstellung einer größeren Genauigkeit zur Erfassung
eines Sensorfehlers.
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Erfindungsgemäß beinhaltet
das System zur Erfassung des Sensorfehlers einen Sensor mit einem Erfassungsabschnitt
und einem Signalverarbeitungsabschnitt und wird der Fehler in dem
System auf der Grundlage eines von dem Signalverarbeitungsabschnitt
ausgegebenen Signals durch Ausführung
einer Pseudoansteuerung ausgeführt,
indem eine externe Pseudoeingabe dem Erfassungsabschnitt bereitgestellt
wird oder indem ein Pseudoerfassungsabschnittsausgangssignal dem
Signalverarbeitungsabschnitt unter der Bedingung bereitgestellt
wird, dass eine externe Eingabe dem Erfassungsabschnitt nicht eingespeist
wird. Bei dem System werden zunächst ein
Mittelwert des von dem Signalverarbeitungsabschnitt in einer ersten
vorbestimmten Zeitdauer von einem Start zu einem Ende der Pseudoansteuerung ausgegebenen
Signals, ein Mittelwert des von dem Signalverarbeitungsabschnitt
in einer zweiten vorbestimmten Zeitdauer vor dem Start der Pseudoansteuerung
ausgegebenen Signals und ein Mittelwert des von dem Signalverarbeitungsabschnitt
in einer dritten vorbestimmten Zeitdauer nach dem Ende der Pseudoansteuerung
ausgegebenen Signals berechnet. Fällt eine Differenz zwischen
einem Wert, der durch anteilsmäßiges Berücksichtigen
einer Summe des vorstehenden Mittelwerts des von dem Signalverarbeitungsabschnitt
in der zweiten vorbestimmten Zeitdauer vor dem Start der Pseudoansteuerung
ausgegebenen Signals und des vorstehenden Mittelwerts des von dem
Signalverarbeitungsabschnitt in der dritten vorbestimmten Zeitdauer
nach dem Ende der Pseudoansteuerung ausgegebenen Signals berechnet
wird, und dem vorstehenden Mittelwert des von dem Signalverarbeitungsabschnitt
in der ersten vorbestimmten Zeitdauer von dem Start bis zu dem Ende
der Pseudoansteuerung ausgebebenen Signals nicht in eine vorbestimmte
Größe, dann
wird der Sensorfehler bestimmt.
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Entsprechend
der Erfindung wird der Sensorfehler bestimmt, falls die Differenz
zwischen dem Wert, der durch anteilsmäßiges Berücksichtigen der Summe des Mittelwerts
des von dem Signalverarbeitungsabschnitt in der zweiten vorbestimmten
Zeitdauer vor dem Start der Pseudoansteuerung ausgegebenen Signals
und des Mittelwerts des von dem Signalverarbeitungsabschnitt in
der dritten vorbestimmten Zeitdauer nach dem Ende der Pseudoansteuerung
ausgegebenen Signals berechnet ist, und dem Mittelwert des von dem
Signalverarbeitungsabschnitt in der ersten vorbestimmten Zeitdauer
von dem Start bis zu dem Ende der Pseudoansteuerung ausgegebenen
Signals nicht in die vorbestimmte Größe fällt. Wird die externe Eingabe
tatsächlich
unter der Bedingung eingespeist, dass die externe Eingabe an den
Erfassungsabschnitt nicht als eingespeist angenommen wird, erscheint
der Einfluss der externen Eingabe hinsichtlich der Ausgabe von dem Signalverarbeitungsabschnitt
vor und nach der Pseudoansteuerung. Entsprechend wird durch Bestimmen
des Sensorfehlers auf der Grundlage der Ausgabe von dem Signalverarbeitungsabschnitt
während
der Pseudoansteuerung und vorher und nachher davon die Erfassungsgenauigkeit
verbessert.
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Fällt gemäß der Erfindung
eine jede Änderung
des von dem Signalverarbeitungsabschnitt von dem Start bis zu dem
Ende der Pseudoansteuerung ausgegebenen Signals, des von dem Signalverarbeitungsabschnitt
in der zweiten vorbestimmten Zeitdauer vor dem Start der Pseudoansteuerung
ausgespeisten Signals und des von dem Signalverarbeitungsabschnitt
in der dritten vorbestimmten Zeitdauer nach dem Ende der Pseudoansteuerung
ausgegebenen Signals nicht in einen vorbestimmten Änderungsbereich
und/oder ist eine Abweichung des Mittelwerts des von dem Signalverarbeitungsabschnitt in
der zweiten vorbestimmten Zeitdauer vor dem Start der Pseudoansteuerung
von dem Mittelwert des von dem Signalverarbeitungsabschnitt in der
dritten vorbestimmten Zeitdauer nach dem Ende der Pseudoansteuerung
größer als
ein vorbestimmter Wert, kann die Fehlerbestimmung nicht ausgeführt werden. Dabei
ist der vorbestimmte Änderungsbereich
so eingestellt, dass die Änderung
der Ausgabe von dem Signalverarbeitungsabschnitt über den
vorbestimmten Bereich hinaus geht, falls die externe Eingabe unter der
Normalsensorbedingung eingegeben wird. Der Änderungsbereich ist experimentell
ermittelt. Ebenso ist der vorbestimmte Wert so eingestellt, dass
die vorstehend angeführte
Abweichung nicht den vorbestimmten Wert infolge der Normalsensorcharakteristikänderung
aufgrund der Pseudoansteuerung in dem normalen Sensorzustand übersteigen
kann. Der vorbestimmte Wert ist ebenso experimentell ermittelt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Das
vorstehende und zusätzliche
Merkmale und Charakteristiken der Erfindung werden aus der nachstehenden
detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die angefügte Zeichnung
ersichtlich. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche
Elemente. Es zeigen:
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1 eine
Darstellung zur Veranschaulichung des Gesamtaufbaus eines Winkelgeschwindigkeitssensors
als einem Gierratensensor für
ein Fahrzeug und eine Fehlererfassungsvorrichtung davon gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 ein
Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Sensorerfassungsbestimmungsprozedur
eines Mikrocomputers gemäß 1,
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3 ein
Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Sensorfehlererfassungsprozedur
des Mikrocomputers gemäß 1 und
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4 ein
Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebs der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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1 zeigt
einen Gesamtaufbau eines Winkelgeschwindigkeitssensors als einem
Gierratensensor für
ein Fahrzeug und einer Fehlererfassungsvorrichtung davon gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Gemäß 1 ist
ein Winkelgeschwindigkeitssensor 10 mit einem Erfassungsabschnitt 11 mit
einer Abstimmgabelungsstruktur, einem ein analoges Signal von dem
Erfassungsabschnitt 11 verstärkenden Verstärkungsabschnitt 12 und
einem ein an dem Verstärkungsabschnitt 12 verstärktes Ausgangssignal
in ein in einen Mikrocomputer 14 eingespeistes digitales
Signal wandelnden Signalverarbeitungsabschnitt 13 ausgestattet.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor ist ebenso mit einem Ausgangssignalerzeugungsabschnitt
eines Pseudoerfassungsabschnitts 15, welcher ein Pseudoerfassungsabschnittsausgangssignal
(analoges Signal) als Reaktion auf ein Pseudoansteuerungsbefehlsignal
von dem Mikrocomputer 14 erzeugt, und einem Summationsabschnitt 16 zum
Addieren des Pseudoerfassungsabschnittsausgangssignals von dem Ausgangssignalerzeugungsabschnitt
des Pseudoerfassungsabschnitts 15 zu dem analogen Signal
von dem Erfassungsabschnitt 11 ausgestattet. Der Mikrocomputer 14 berechnet
die Gierrate auf der Grundlage des digitalen Signals von dem Signalverarbeitungsabschnitt 13.
Der Mikrocomputer 14 bestimmt auf der Grundlage der Signale
etwa von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der in 1 nicht
dargestellt ist, ob das Fahrzeug sich in einem stehenden Zustand
befindet. Bestimmt der Mikrocomputer 14, dass das Fahrzeug
gestoppt ist, wird das Pseudoansteuerungsbefehlsignal von dem Mikrocomputer 14 gemäß der Darstellung
von 4 ausgegeben. Ein Zeitpunkt, in dem das Fahrzeug
als gestoppt bestimmt wird, entspricht einem Zeitpunkt t0 in 4 und
das Pseudoansteuerungsbefehlsignal wird während einer Periode von einem
Zeitpunkt t3 bis zu einem Zeitpunkt t6 ausgegeben. Der Mikrocomputer 14 führt die
Sensorfehlerbestimmungsprozedur zur Erfassung des Sensors in dem
Verstärkungsabschnitt 12 und
dem Signalverarbeitungsabschnitt 13 des Winkelgeschwindigkeitssensors 10 aus.
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Flussdiagramme
in den 2 und 3 zeigen Einzelheiten der Sensorfehlerbestimmungsprozedur,
die der Mikrocomputer 14 ausführt. Zunächst wird in 2 und 3 bestimmt,
ob das Fahrzeug gestoppt ist, vergleiche Schritt 101. Ist
das Fahrzeug als nicht gestoppt bestimmt, schreitet der Vorgang
zu Schritt 102 voran, in dem ein jeder zeitweilig verschiedene
Betriebswerte speichernder RAM-Wert zurückgesetzt wird. Wird das Fahrzeug
als gestoppt bestimmt, schreitet der Vorgang zu Schritt 103 voran, in
dem ein Zeitzählerwert
T1 durch Hinzufügen
eines Werts 1 erneuert wird. Danach wird in Schritt 104 bestimmt,
ob der Wert T1 einen Wert t1 übersteigt
(vergleiche 4). Übersteigt T1 den Wert t1, schreitet der
Vorgang zu Schritt 105 voran, in dem bestimmt wird, ob
der Wert T1 einen Wert t2 übersteigt
(vergleiche 4).
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Übersteigt
der Wert T1 nicht den Wert t2, schreitet der Vorgang zu Schritt 106 voran,
in dem ein Maximalwert Max_b und ein Minimalwert Min_b der Ausgabe
von dem Signalverarbeitungsabschnitt 13 gespeichert werden
und ein integrierter Wert Sum_b der Ausgabe von dem Signalverarbeitungsabschnitt 13 berechnet
wird. Ebenso wird ein Mittelwert Ave_b aus dem Wert Sum_b berechnet
(Sum_b/t2 – t1). Übersteigt
T1 den Wert t2, schreitet der Vorgang zu Schritt 107 voran,
in dem bestimmt wird ob der Wert T1 den Wert t4 übersteigt (vergleiche 4).
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Übersteigt
der Wert T1 den Wert t4, schreitet der Vorgang zu Schritt 108 voran,
in dem bestimmt wird, ob der Wert T1 den Wert t5 übersteigt
(vergleiche 4). Übersteigt der Wert T1 den Wert
t5 nicht, schreitet der Vorgang zu Schritt 109 voran, in
dem ein Maximalwert Max_d und ein Minimalwert Min_d der Ausgabe
von dem Signalverarbeitungsabschnitt 13 gespeichert werden
und ein integrierter Wert Sum_d der Ausgabe von dem Signalverarbeitungsabschnitt 13 berechnet
wird. Ebenso wird ein Mittelwert Ave_d aus dem Wert Sum_d (Sum_d/t5 – t4) berechnet. Übersteigt
T1 den Wert t5, schreitet der Vorgang zu Schritt 110 voran,
in welchem bestimmt wird, ob der Wert T1 den Wert t7 übersteigt
(vergleiche 4).
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Übersteigt
der Wert T1 den Wert t7, schreitet der Vorgang zu Schritt 111 voran,
in dem bestimmt wird, ob der Wert T1 den Wert t8 überschreitet
(vergleiche 4). Übersteigt der Wert T1 nicht
den Wert t8, schreitet der Vorgang zum Schritt 112 voran,
in dem ein maximaler Wert Max_a und ein minimaler Wert Min_a der
Ausgabe des Signalverarbeitungsabschnitts 13 gespeichert
werden und ein integrierter Wert Sum_a der Ausgabe des Signalverarbeitungsabschnitts 13 berechnet
wird. Ebenso wird ein Mittelwert Ave_a aus dem Wert Sum_a berechnet (Sum_a/t8 – t7). Übersteigt
der Wert T1 den Wert t8, schreitet der Vorgang zu Schritt 113 voran,
in dem bestimmt wird, ob jeweils ein durch Subtraktion des minimalen
Werts Min_b von dem maximalen Wert Max_b berechneter Wert, ein durch
Subtraktion des minimalen Werts Min_d von dem maximalen Wert Max_d
berechneter Wert und ein durch Subtraktion des minimalen Werts Min_a
und dem maximalen Wert Max_a berechneter Wert geringer als ein vorbestimmter
Wert Th1 ist (vergleiche 4). Gleichzeitig wird bestimmt,
ob ein durch Subtraktion des Mittelwerts Ave_b von dem Mittelwert
Ave_a ermittelter Wert (Abweichung des Mittelwerts Ave_a von dem Mittelwert
Ave_b) geringer als ein vorbestimmter Wert Th2 ist (vergleiche 4).
Ist ein jedes Ergebnis nicht geringer als ein jeder vorbestimmte
Wert, schreitet der Vorgang zu Schritt 114 voran, in dem eine
ungültige
Bedingung für
einen Pseudoansteuerungssignal-Eingabetest eingestellt wird. Ist
ein jedes Ergebnis geringer als ein jeder vorbestimmter Wert, schreitet
der Vorgang zu Schritt 115 voran, in dem bestimmt wird,
ob eine Differenz zwischen einem Mittelwert der Mittelwerte Ave_a
und Ave_b (Ave_a + Ave_b/2) und dem Mittelwert Ave_d größer als
ein vorbestimmter Wert Th3 ist, aber geringer als ein vorbestimmter
Wert Th4 ist. Erfüllt
das Ergebnis nicht diese Bedingung, schreitet der Vorgang zu Schritt 116 voran,
in dem die Sensorfehlerbedingung eingestellt wird. Erfüllt das
Ergebnis diese Bedingung, schreitet der Vorgang zu Schritt 117 voran,
in dem eine Sensornormalbedingung eingestellt wird.
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Der
vorbestimmte Wert Th1 ist so eingestellt, dass die Änderung
der Ausgabe von dem Signalverarbeitungsabschnitt 13 den
vorbestimmten Wert Th1 übersteigt,
wenn die externe Eingabe in dem Normalzustand des Erfassungsabschnitts 11,
des Verstärkungsabschnitts 12 und
des Signalverarbeitungsabschnitts 13 eingespeist wird.
Der vorbestimmte Wert Th1 ist experimentell ermittelt. Ebenso ist
der vorbestimmte Wert Th2 so eingestellt, dass die Abweichung des
Mittelwerts Ave_a von dem Mittelwert Ave_b den vorbestimmten Wert
Th2 infolge der durch die Pseudoansteuerung in dem Normalzustand
des Erfassungsabschnitts 11, des Verstärkungsabschnitts 12 und
des Signalverarbeitungsabschnitts 13 verursachten Normalsensorcharakteristikänderung
nicht übersteigen
kann. Der vorbestimmte Wert Th2 ist experimentell ermittelt. Darüber hinaus
sind die vorbestimmten Wert Th3 und Th4 so eingestellt, dass die
Ausgabe von dem Signalverarbeitungsabschnitt 13 zwischen
den vorbestimmten Werten Th3 und Th4 liegt, wenn die Pseudoansteuerung
in dem Normalzustand des Erfassungsabschnitts 11, des Verstärkungsabschnitts 12 und
des Signalverarbeitungsabschnitts 13 ausgeführt wird.
Die vorbestimmten Werte Th3 und Th4 sind ebenso experimentell ermittelt.
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4 zeigt
eine Zeitdarstellung zur Veranschaulichung von Änderungen des von dem Mikrocomputer 14 ausgegebenen
Pseudoansteuerungsbefehlsignals und des Ausgangssignals des Signalverarbeitungsabschnitts 13.
In der Zeitdarstellung veranschaulichen die gestrichelten Linienabschnitte des
Ausgangssignals des Signalverarbeitungsabschnitts 13 eine
durch einen Einfluss der externen Eingabe zu dem Erfassungsabschnitt 11 verursachte Änderung.
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In 1 können anstelle
des Ausgangssignalserzeugungsabschnitts des Pseudoerfassungsabschnitts 15 und
des Summationsabschnitts 16 ein elektromagnetischer Ansteuerabschnitt 17 und
ein Ansteuersignalerzeugungsabschnitt vorgesehen sein. Der elektromagnetische
Ansteuerabschnitt 17 aktiviert den Erfassungsabschnitt 11 und
der Ansteuersignalerzeugungsabschnitt erzeugt das Ansteuersignal
des elektromagnetischen Ansteuerabschnitts 17 als Reaktion
auf das Pseudoansteuerungsbefehlsignal von dem Mikrocomputer 14.
Durch diese Vorgehensweise können
Fehler hinsichtlich des Erfassungsabschnitts 11, des Verstärkungsabschnitts 12 und
des Signalverarbeitungsabschnitts 13 erfasst werden. Darüber hinaus
kann der Erfassungsabschnitt 11 zur Erfassung einer derartigen
Beschleunigung vorgesehen sein.
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Wie
vorstehend erläutert
wird gemäß dieser Erfindung
der Sensorfehler bestimmt, falls eine Differenz zwischen einem Wert,
der durch eine anteilsmäßige Berücksichtigung
einer Summe eines von dem Signalverarbeitungsabschnitt in einer
zweiten vorbestimmten Zeitdauer vor dem Start der Pseudoansteuerung
ausgegebenen Mittelwerts und eines von dem Signalverarbeitungsabschnitt
in einer dritten vorbestimmten Zeitdauer nach dem Ende der Pseudoansteuerung
ausgegebenen Mittelwerts berechnet ist, und einem von dem Signalverarbeitungsabschnitt
in einer ersten vorbestimmten Zeitdauer von dem Start bis zu dem
Ende der Pseudoansteuerung ausgegebenen Mittelwert nicht in eine
vorbestimmte Größe fällt. Ist
die externe Eingabe dann tatsächlich
unter der Bedingung eingespeist, dass die externe Eingabe an den
Erfassungsabschnitt als nicht einzugeben angenommen wird, tritt
sein Einfluss hinsichtlich der Ausgabe des Signalverarbeitungsabschnitts
vor und nach der Pseudoansteuerung auf. Durch Bestimmen des Sensorfehlers
auf der Grundlage der Ausgabe des Signalverarbeitungsabschnitts
während
der Pseudoansteuerung und vorher und danach davon, wird entsprechend
die Erfassungsgenauigkeit weiter verbessert.
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Die
Prinzipien, ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
und eine Betriebsart der Erfindung sind in der vorstehenden Beschreibung
beschrieben worden. Jedoch gilt für die Erfindung, dass sie nicht
auf die speziellen offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Ferner sind die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele als veranschaulichend
und nicht als beschränkend
anzusehen. Änderungen
und Modifikationen sowie verwendete Äquivalente fallen in den Bereich
der Erfindung. Entsprechend ist ausdrücklich beabsichtigt, dass alle Änderungen,
Variationen und Äquivalente
im Bereich der Erfindung gemäß der Definition
der Patentansprüche
umfasst sind.
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Fällt eine
Differenz zwischen einem Wert, der durch anteilsmäßiges Zuordnen
einer Summe eines Mittelwerts eines von einem Signalverarbeitungsabschnitt
in einer vorbestimmten Zeitdauer vor einem Start einer Pseudoansteuerung
ausgegebenen Signals und eines Mittelwerts eines von dem Signalverarbeitungsabschnitt
in einer dritten vorbestimmten Zeitdauer nach dem Ende der Pseudoansteuerung
ausgegebenen Signals ermittelt ist, und einem Mittelwert des von
dem Signalverarbeitungsabschnitt in einer ersten vorbestimmten Zeitdauer
von dem Start bis zu dem Ende der Pseudoansteuerung ausgegebenen
Signals nicht in eine vorbestimmte Größe, wird der Sensorfehler bestimmt.