DE10255469A1 - Modellbasierte Bestimmung eines eindeutigen Winkels aus einem nicht eindeutigen Sensorsignal - Google Patents

Modellbasierte Bestimmung eines eindeutigen Winkels aus einem nicht eindeutigen Sensorsignal Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur analytischen Bestimmung eines Gesamtwinkels bezüglich einer Nulllage eines sich drehenden Gegenstandes, insbesondere eines Lenkrades, aus dem Sensorsignal (7) eines Drehwinkelsensors (2), der eine periodische Kennlinie (5) mit mehreren Segmenten (S) aufweist und dessen Sensorsignal (7) nur einen Teilbereich (-p, +p) des Gesamt-Messbereichs umfasst. Zur Bestimmung des Gesamt-Drehwinkels (LwIn) wird vorgeschlagen, aus dem Sensorsignal (7) zunächst ein rekonstruiertes Sensorsignal (9) zu bilden, anhand mehrerer mathematischer Modelle (18-20) mehrere modellbasierte Drehwinkel (LwVa, LwHa, LwGi) zu berechnen, eine Segmentwahrscheinlichkeit (sigma¶segmi¶) für mehrere Segmente (S) zu ermitteln, dasjenige Segment (S) mit der höchsten Segmentwahrscheinlichkeit (sigma¶segmi¶) auszuwählen und den rekonstruierten Drehwinkel (9, Lw) entsprechend zu korrigieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Gesamt-Drehwinkels bezüglich einer Nullage eines sich drehenden Gegenstandes, insbesondere eines Lenkrades, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Drehwinkelsensoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
  • Drehwinkelsensoren werden in einer Vielzahl von Applikationen eingesetzt, um Winkelstellungen von drehenden Gegenständen zu messen. Die Messung erfolgt dabei in der Regel berührungslos mit Hilfe magnetischer oder optischer Geber. Eine Anwendung aus dem Automobilbereich ist z.B. die Ermittlung des Lenkwinkels oder Lenkradwinkels eines Kfz.
  • 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Messanordnung zur Messung des Drehwinkels einer rotierenden Achse 1, die in Richtung des Pfeils A andreht werden kann. Die dargestellte Messanordnung umfasst einen an einem Ende der Achse 1 angeordneten Sensor 2 mit einer daran angeschlossenen Auswerteeinheit 4, wobei der Sensor 2 mit einem stationär angeordneten Geber 3 zusammenwirkt. Der Geber 3 umfasst in diesem Fall einen Dauermagneten, der im Sensor 2 z.B. eine Spannung induziert. Als Sensorelement können beispielsweise Hall-Sensoren, magnetoresistive Sensoren (MR-Sensoren), Magnetotransistoren, etc. verwendet werden.
  • Ein typischer Drehwinkelsensor, wie er vielfach für die Erfassung des Lenkradwinkels in einem Kfz verwendet wird, hat beispielsweise die in 2a dargestellte Kennlinie. Wie zu erkennen ist, umfasst das Sensorsignal αS des Sensors 2 den gesamten Messbereich (z.B. zwischen –800° und +800° Lenkradeinschlag αL), so dass am Ausgang des Sensors 2 (der auch eine Signalverarbeitungseinheit aufweisen kann) der tatsächliche Lenkradwinkel αL ausgegeben wird. Eine Lenkbewegung, wie sie in 2b mit dem Bezugszeichen 6 dargestellt ist, bei der das Lenkrad aus der Nullstellung (αL = 0°) bis zum Anschlag nach rechts (z.B. αL=800°) eingeschlagen und von dort bis zur Nullstellung zurückgedreht wird, wird daher vom Sensor 2 eindeutig abgebildet. Das Sensorsignal 7 ist in der 2b deswegen stufenartig dargestellt, weil es sich in diesem Beispiel um ein digitalisiertes Signal 7 handelt.
  • Das Sensorsignal 7 kann von weiteren im Fahrzeug angeordneten Systemen (Auswerteeinheit 4), wie z.B. von einem Fahrdynamikregelungssystem (z.B. ESP: Electronic Stability Program) weiterverarbeitet werden.
  • Sensoren 2 mit einer über einen großen Messbereich linearen Kennlinie haben den Nachteil, dass sie relativ aufwändig konstruiert und somit teuer sind.
  • Es ist daher wünschenswert, andere, einfacher aufgebaute Standard-Sensoren zur Winkelmessung zu verwenden, die insbesondere keine Mittel zur Zählung von vollen Umdrehungen und keine Drehrichtungserkennung benötigen. Ein solcher Sensor kann beispielsweise aus mehreren MR-Sensorelementen realisiert sein.
  • Die Sensorkennlinie eines solchen Drehwinkelsensors ist beispielhaft in 3a dargestellt. Wie zu erkennen ist, umfasst der Messbereich des Drehwinkelsensors nur einen Teilbereich (von –p bis +p) eines Gesamtmessbereichs für einen Drehwinkel αL. Für Winkel αL, die über den Teilmessbereich (z.B. zwischen –120° und +120°) hinausgehen, wiederholt sich die Kennlinie 5 des Sensors periodisch. Zwischen den einzelnen Perioden der Kennlinie 5, die auch als Segmente S bezeichnet werden können, zeigt die Kennlinie 5 jeweils einen Kennliniensprung 8. Umfasst der Teilmessbereich des Drehwinkelsensors z.B. Winkel zwischen –120° und +120°, so werden Drehwinkel αL, die in. diesem Bereich liegen, eindeutig angezeigt. Bei einem Drehwinkel von 121° liefert der Drehwinkelsensor dagegen ein Ausgangssignal αS, welches einem Drehwinkel von –119° entspricht.
  • Eine Drehbewegung einer Achse, wie sie in 3b mit dem Bezugszeichen 6 dargestellt ist, wird daher zu dem Sensorsignal 7 führen. Ein solches Sensorsignal 7 kann nicht unmittelbar von einer nachgeordneten Einrichtung 4, wie z.B. einem Fahrdynamikregelungssystem, verarbeitet werden, da das Sensorsignal 7 nicht eindeutig ist.
  • Zur Erzeugung des rekonstruierten (eindeutigen) Sensorsignals 9, Lw kann beispielsweise ein Verfahren angewendet werden, bei dem das Sensorsignal 7 Schwellenwert überwacht und dabei festgestellt wird, wann ein Signalsprung (a-d; 4a) auftritt. Je nach Richtung des Signalsprungs bedeutet dies einen Übergang von einem Segment auf ein nächst höheres oder ein nächst niedrigeres Segment. Der Segmentübergang wird von einem Segmentzähler registriert, der einen vorgegebenen Segmentwert SN (4b) inkrementiert oder dekrementiert. Aus dem Segmentwert SN und dem aktuell gemessenen Winkel kann die Auswerteeinheit 4 in einfacher Weise ein rekonstruiertes Winkelsignal 9 (4c) berechnen, das den Bewegungsverlauf seit Initialisierung des Sensors 2 eindeutig wiedergibt.
  • Im Falle einer Lenkradwinkelmessung in einem Kfz wird zum Zeitpunkt der Initialisierung (z.B. Zündung EIN) des Sensors 2 üblicherweise angenommen, dass sich die Achse 1 im Segment S0, nahe der Nullage der Achse befindet. Befindet sich die Achse 1 bei der Initialisierung des Sensors jedoch außerhalb des Segments SO (z.B. bei 400° oder 500°), so muss das Sensorsignal 7 um diesen Null-Offset entsprechend korrigiert werden.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehwinkelsensoranordnung sowie ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, mit dem aus dem Sensorsignal eines Drehwinkelsensors mit periodischer Kennlinie ein eindeutiger Gesamtwinkel bezüglich einer Nullage eines sich drehenden Gegenstandes ermittelt werden kann.
  • Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 und 6 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, aus verschiedenen in einem Fahrzeug verfügbaren Sensorinformationen, wie beispielsweise der Rad-Drehrate, Fahrzeuggeschwindigkeit, Gierrate etc. mit Hilfe mehrer mathematischer Modelle jeweils einen modellbasierten Drehwinkel zu berechnen und daraus einen Sensor-Offset, insbesondere einen Null-Offset (d.h. dasjenige Segment, in dem der vom Sensor gemessene Winkel bei Initialisierung des Sensors liegt) zu bestimmen und das Sensorsignal oder ein daraus abgeleitetes Signal entsprechend zu korrigieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst im wesentlichen folgende Schritte: Berechnen jeweils eines modellbasierten Drehwinkels anhand mehrerer mathematischer Modelle, Ermitteln einer modellbezogenen Segmentwahrscheinlichkeit (d.h. einer Wahrscheinlichkeit, mit der sich das Sensorsignal oder ein daraus abgeleitetes Signal, wie z.B. das rekonstruierte Winkelsignal, bezüglich jeweils eines der mathematischen Modelle in einem vorgegebenen Segment befindet) für mehrere Segmente, Berechnen jeweils einer Gesamtwahrscheinlichkeit für mehrere Segmente aus den einzelnen modellbezogenen Wahrscheinlichkeiten, Auswählen des Segments mit der höchsten Gesamtwahrscheinlichkeit und Korrigieren des Sensorsignals oder eines daraus abgeleiteten Signals, wie z.B. des rekonstruierten Drehwinkelsignals, um das ausgewählte Segment.
  • Auf diese Weise ist es möglich, einfache und kostengünstigere Drehwinkelsensoren einzusetzen, die eine periodische Kennlinie aufweisen. Die Ermittlung eines eindeutigen Gesamtwinkels kann dabei mit relativ wenig Rechenaufwand durchgeführt werden.
  • Erfindungsgemäß kann z.B. in einem ersten Schritt zunächst ein rekonstruiertes (eindeutiges) Winkelsignal aus dem Sensorsignal erzeugt und das rekonstruierte Winkelsignal anschließend mit jeweils einem der modellbasierten Drehwinkel in Beziehung gesetzt werden. Die modellbezogene Segmentwahrscheinlichkeit wird darin vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Differenzsignal des modellbasierten Drehwinkels und des Sensorsignals ermittelt.
  • Die modellbezogene Segmentwahrscheinlichkeit kann wahlweise aber auch allein jeweils anhand der modellbasiert berechneten Drehwinkel ermittelt werden. In diesem Fall wird dann das Sensorsignal einfach um das Segment mit der höchsten Wahrscheinlichkeit korrigiert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden modellbasierte Drehwinkel wenigstens anhand zweier Modelle berechnet. Die Modelle können dabei aus einer Gruppe von Modellen ausgewählt werden, die ein erstes mathematisches Modell, das den Drehwinkel auf der Grundlage der Differenz der Vorderradgeschwindigkeiten eines Kfzs, ein zweites mathematische Modell, das den Drehwinkel auf der Grundlage der Differenzgeschwindigkeit der Hinterräder eines Kfzs, sowie ein drittes mathematisches Modell umfasst, das den Drehwinkel auf der Grundlage einer Giergeschwindigkeit berechnet. Wahlweise können auch alle drei Modelle verwendet werden, um jeweils einen modellbasierten Drehwinkel zu berechnen.
  • Eine modellbezogene Segmentwahrscheinlichkeit wird vorzugsweise dadurch berechnet, dass für jedes der angewendeten mathematischen Modelle die Differenz zwischen dem modellbasierten und z.B. dem rekonstruierten Drehwinkel gebildet und die Differenz mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeitsverteilung gewichtet wird. Eine modellbezogene Wahrscheinlichkeit wird vorzugsweise für mehrere, insbesondere für alle, Segmente ermittelt.
  • Die Gesamtwahrscheinlichkeit, mit der sich der gemessene Drehwinkel in einem vorgegebenen Segment befindet, wird vorzugsweise durch Addition der einzelnen modellbezogenen Wahrscheinlichkeiten eines Segments berechnet.
  • Wahlweise kann die Gesamtwahrscheinlichkeit für ein vorgegebenes Segment auch durch Addition der einzelnen modellbezogenen Wahrscheinlichkeiten für dieses Segment und durch Integration der addierten Wahrscheinlichkeiten über einen vorgegebener Zeitraum berechnet werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Beispiel einer Messanordnung zur Messung eines Drehwinkels einer rotierenden Achse;
  • 2a die Kennlinie eines aus dem Stand der Technik bekannten Drehwinkelsensors;
  • 2b das Sensorsignal des Drehwinkelsensors von 2a;
  • 3a die Sensorkennlinie eines bekannten Drehwinkelsensors mit periodischer Kennlinie;
  • 3b das Sensorausgangssignal des Sensors von 3a;
  • 4a ein Sensorsignal eines Drehwinkelsensors mit periodischer Kennlinie;
  • 4b den Zählerstand eines Segmentzählers bei Vorliegen des Signals von 4a;
  • 4c das rekonstruierte Winkelsignal;
  • 5 eine Übersicht über die Rekonstruktion und Nullpunktkorrektur eines Sensorsignals eines Sensors mit periodischer Kennlinie;
  • 6a eine schematische Darstellung zur Berechnung modellbasierter Drehwinkel;
  • 6b eine schematische Darstellung zur Berechnung modellbezogener Segmentwahrscheinlichkeiten;
  • 6c eine schematische Darstellung zur statistischen Auswertung der Segmentwahrscheinlichkeiten; und
  • 7 ein Flussdiagramm zur Darstellung der wesentlichen Verfahrensschritte bei der Bestimmung eines eindeutigen, Offset-korrigierten Winkelsignals aus dem Sensorsignal eines Drehwinkelsensors mit periodischer Kennlinie.
  • Bezüglich der Erläuterung der 1 bis 4c wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
  • 5 zeigt eine Drehwinkelsensoranordnung, umfassend einen Drehwinkelsensor 2 mit periodischer Kennlinie 5 (3a), und ein Fahrdynamikregelungssystem 4 (ESP).
  • Die Auswerteeinheit ist dabei derart eingerichtet, dass sie das vom Lenkradwinkelsensor 2 gelieferte, nicht eindeutige Sensorsignal (siehe 4a) zunächst in ein rekonstruiertes Sensorsignal 2 (siehe 4c) transformiert (Block 27) und das rekonstruierte Sensorsignal 9 um das Startsegment korrigiert (Block 28). Die Prozedur 29 dient dabei zum Auffinden des Startsegments (=Null-Offset). Das Ergebnis dieses Verfahrens ist ein eindeutiger Lenkradwinkel Lwin, der Werte im gesamten Messbereich, z.B. zwischen –800° und +800° aufweisen kann.
  • Das Auffinden des Startsegments (Segment, in dem die Achse 1 bzw. das Lenkrad bei der Initialisierung des Sensors 2 steht) in der Prozedur 29 wird im folgenden beispielhaft näher erläutert.
  • 6a zeigt die Berechnung mehrerer Drehwinkel LwVa,LwHa,LwGi anhand mehrerer mathematischer Modelle 18–20. In 6b wird in Abhängigkeit von den berechneten Drehwinkeln LwVa,LwHa,LwGi eine modellbezogene Segmentwahrscheinlichkeit σsegm (d.h. eine Wahrscheinlichkeit, mit der der Messwinkel αL bzw. ein rekonstruierter Winkel 9, Lw in einem vorgegebenen Segment S liegt) ermittelt, und in einem nachfolgenden Verfahrensabschnitt (6c) eine Gesamtwahrscheinlichkeit Σσsegm aus den einzelnen modellbezogenen Segmentwahrscheinlichkeiten σsegm für jedes Segment S berechnet.
  • In dem in 6a dargestellten Beispiel umfasst die Auswerteeinheit 4 (1) drei mathematische Modelle 18–20, mit denen jeweils ein Drehwinkel LwVa,LwHa,LwGi berechnet wird. Die mathematischen Modelle 18–20 nutzen dabei die Signale von im Fahrzeug befindlichen Sensoren 10–14, wie z.B. Rad-Drehzahlsensoren oder einem Gierratensensor, um jeweils einen modellbasierten Drehwinkel 9 analytisch zu berechnen.
  • Gemäß dem ersten mathematischen Modell 18 wird der Lenkwinkel LwVa auf der Grundlage der Differenz der Geschwindigkeiten vVL,vVR der Vorderräder berechnet, die von Rad- Drehzahlsensoren 10,11 aufgenommen werden. Die gemessenen Geschwindigkeiten der Vorderräder vVL,vVR können noch um vorgegebene Radradiustoleranzen RTA korrigiert werden. Die Toleranzen beruhen darauf, dass die Räder eines Kfz nach der Herstellung üblicherweise geringfügig unterschiedliche Radien aufweisen.
  • Das erste mathematische Modell 1 berechnet aus der Differenz der Vorderradgeschwindigkeiten vVL,vVR unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit vFz (17) einen Lenkwinkel, der unter Berücksichtigung der Lenkübersetzung 21 in einen Lenkradwinkel LwVa umgerechnet wird. Dabei stellt das Bezugszeichen 21 schematisch die nicht-lineare Übersetzungskennlinie der Lenkung eines Fahrzeugs dar.
  • Das zweite Modell 19 berechnet in ähnlicher Weise aus den Geschwindigkeiten vHL,vHR der Hinterräder (die von Drehzahlsensoren 12,13 stammen) unter Berücksichtigung der Radradiustoleranzen 15 und der Fahrzeuggeschwindigkeit 17 einen Lenkwinkel, der wiederum mit Hilfe der Lenkradübersetzung 21 in einen Lenkradwinkel LwHa umgerechnet wird.
  • Das dritte mathematische Modell 20 berechnet den Lenkwinel auf der Grundlage der Giergeschwindigkeit vGi des Fahrzeugs, die von einem Gierratensensor 14 gemessen wird. Die vom Gierratensensor 14 gelieferte Giergeschwindigkeit vGi kann um einen vorgegebenen Offset 16 korrigiert werden. Der vom dritten mathematischen Modell 20 berechnete Lenkwinkel wird wiederum mit Hilfe der Lenkradübersetzung 21 in einen Lenkradwinkel LwGi umgerechnet.
  • 6b zeigt die Berechnung von Segmentwahrscheinlichkeiten σsecm in Bezug auf die verschiedenen mathematischen Modelle 18–20. Hierzu wird jeweils eine Differenz zwischen den analytischen Modellgrößen LwVa,LwHa,LwGi und dem rekonstruierten Sensorsignal 9 bzw. Lw gebildet und die Differenzgrößen ΔLwVa, ΔLwHa und ΔLwGi berechnet. Dabei können Offsets 22 berücksichtigt werden, die z.B. daher stammen, dass der Lenkradwinkelsensor 2 bezüglich der Nullage des Lenkrades nicht ganz genau zentriert ist.
  • Für jedes Differenzsigal ΔLwVa, ΔLwHa, ΔLwGi ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung 23a–23c vorgesehen, die angibt, mit welcher Wahrscheinlichkeit σseσm sich der gemessene (rekonstruierte) Lenkradwinkel Lw in einem vorgegebenen Segment S befindet. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung 23a–23c umfaßt dabei sämtliche möglichen Segmente S.
  • Ist beispielsweise die Differenz ΔLwVa zwischen dem berechneten Lenkradwinkel LwVa und dem gemessenen Lenkradwinkel Lw gleich Null, so befindet sich der Lenkradwinkel im Segment S0. Die Wahrscheinlichkeit hierfür beträgt 100, wie in Block 23a zu erkennen ist.
  • Unterscheidet sich dagegen der gemessene, rekonstruierte Lenkradwinkel Lw von dem analytisch bestimmten Lenkradwinkel, z.B. LwVa, so ergibt sich unter Verwendung der Wahrscheinlichkeitsverteilung 23a eine davon abhängige Segmentwahrscheinlichkeit σsegm. Durch Anwendung der Wahrscheinlichkeitsverteilung 23a–23c auf die Differenzsignale ΔLwVa, ΔLwHa, ΔLwGi werden für jedes mögliche Segment S modellbezogene Segmentwahrscheinlichkeiten σsegm berechnet. Die Wahrscheinlichkeitsverteilungen 23a–23c sind vorzugsweise identisch.
  • Die Segmentwahrscheinlichkeiten σsegm können sich von Modell zu Modell unterscheiden, da die einzelnen, von den Modellen 18–20 berechneten Lenkradwinkel LwVa,LwHa,LwGi unterschiedlich sein können.
  • Zur Verbesserung der Genauigkeit der Wahrscheinlichkeitsaussage werden daher jeweils die Segmentwahrscheinlichkeiten σsegm der einzelnen Modelle 18–20 miteinander addiert (Addierknoten 24a–24c). Beispielsweise wird die aus dem ersten mathematischen Modell 18 gewonnene Segmentwahrscheinlichkeit σsegm 0, die aus dem zweiten mathematischen Modell 19 gewonnene Segmentwahrscheinlichkeit σsegm0 und die aus dem dritten mathematischen Modell 20 gewonnene Segmentwahrscheinlichkeit σsegm0 addiert. Daraus geben sich summierte Segmentwahrscheinlichkeiten Σσsegmi für jedes der möglichen Segmente Si.
  • Eine weitere Verbesserung der Wahrscheinlichkeitsaussage kann erreicht werden, wenn die summierten Segmentwahrscheinlichkeiten Σσsegmi über einen vorgegebenen Zeitraum integriert werden (Block 25; 6c).
  • Einzelne Meßfehler, die beispielsweise bei der Messung der Radgeschwindigkeiten auftreten und die zu falschen Segmentwahrscheinlichkeiten führen können, werden somit ausgeglichen.
  • Das Ergebnis der in Block 25 durchgeführten Integration ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die einzelnen Segmente S, wie sie in Block 26 dargestellt ist. Im vorliegenden Beispiel hat das Segment S+1 die höchste Segmentwahrscheinlichkeit. D.h., die Achse 1 befindet sich bei Initialisierung des Sensors 2 mit höchster Wahrscheinlichkeit im Segment S+1. Das rekonstruierte Sensorsignal 9 bzw. Lw kann somit um einen einem Segment S entsprechenden Winkel (z.B. 360°) korrigiert werden.
  • 7 zeigt nochmals die wesentlichen Verfahrensschritte bei der Bestimmung eines Gesamt-Drehwinkels αL bezüglich einer Nulllage eines sich drehenden Gegenstandes. Dabei wird in Schritt 30 zunächst das vom Drehwinkelsensor 2 gelieferte Sensorsignal 7 in ein rekonstruiertes Sensorsignal 9 transformiert und in Schritt 31a–31c jeweils ein aktueller Drehwinkel LwVA,LwHA,LwGi auf der Grundlage verschiedener mathematischer Modelle 18–20 analytisch bestimmt. In den Schritten 32a–32c werden modellbezogene Segmentwahrscheinlichkeiten σMi für alle Segmente S ermittelt. Diese werden in Schritt 33 für jedes mögliche Segment S zu einer Gesamt-Segmentwahrscheinlichkeit ΣσMi_segmj addiert. Die summierten Segmentwahrscheinlichkeiten ΣσMi_segmj werden in Schritt 34 über einen vorgegebenen Zeitraum integriert. Daraus ergibt sich eine Wahrscheinlichkeitsverteilung über alle möglichen Segmente S, wie sie in Block 26 von 6c dargestellt ist.
  • Aus dieser Wahrscheinlichkeitsverteilung 26 wird schließlich dasjenige Segment 5 mit der höchsten Wahrscheinlichkeit ausgewählt und das rekonstruierte Sensorsignal 9 entsprechend korrigiert.
    • 1
    Drehachse
    2
    Sensor
    3
    Geber
    4
    Auswerteeinheit
    5
    Kennlinie
    6
    Bewegungsablauf
    7
    Sensorsignal
    8
    Kennliniensprünge
    9
    Rekonstruiertes Sensorsignal
    10,11
    Geschwindigkeit der Vorderräder
    12,13
    Geschwindigkeit der Hinterräder
    14
    Giergeschwindigkeit
    15
    Radradiustoleranzen
    16
    Offset des Gierratensensors
    17
    Fahrzeuggeschwindigkeit
    18-20
    mathematische Modelle
    21
    Lenkradübersetzung
    22
    Offset des Lenkradwinkelsensors
    23a-23c
    Wahrscheinlichkeitsverteilung
    24a-24c
    Addiereinrichtung
    25
    Integration
    26
    Wahrscheinlichkeitsverteilung
    27
    Signalrekonstruktion
    28
    Startsegment-Korrektur
    29
    Finden des Startsegments
    30-35
    Verfahrensschritte
    LwVa
    Berechneter Lenkradwinkel
    LwHa
    Berechneter Lenkradwinkel
    LwGi
    Berechneter Lenkradwinkel
    σsegmi
    Segmentwahrscheinlichkeit für das Segment i
    Σσsegmi
    Summierte Segmentwahrscheinlichkeit
    S
    Segment
    –p, +p
    Segmentgrenzen
    LwVA
    aus Vorderradgeschwindigkeiten errechneter
    Lenkradwinkel
    LwHA
    aus Hinterradgeschwindigkeiten errechneter
    Lenkradwinkel
    LwGI
    aus Gierrate errechneter Lenkradwinkel

Claims (6)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines Gesamtwinkels (αL) bezüglich einer Nulllage eines drehbaren Gegenstandes (1), insbesondere eines Lenkrades, aus dem Sensorsignal (7) eines Drehwinkelsensors (2), der eine periodische Kennlinie (5) mit mehreren Segmenten (S) aufweist, zwischen denen Kennliniensprünge (8) auftreten, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Berechnen jeweils eines modellbasierten Drehwinkels (LwVA,LwHA,LwGi) anhand mehrerer mathematischer Modelle (18–20), – Ermitteln von modellbezogenen Segmentwahrscheinlichkeiten (σsegm) in Abhängigkeit von den modellbasiert berechneten Drehwinkeln (LwVA,LwHA,LwGi), – Bilden jeweils einer Gesamtwahrscheinlichkeit (Σσseami) für vorgegebene Segmente (S) aus den einzelnen modellbezogenen Wahrscheinlichkeiten (σsegm) für diese Segmente (S), – Auswählen desjenigen Segments (S) mit der höchsten Gesamtwahrscheinlichkeit (Σσsegmi), und – Korrigieren des Sensorsignals (7) oder eines daraus abgeleiteten Signals (9, Lw) um das ausgewählte Segment (S).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die modellbasierten Drehwinkel (LwVA,LwHA,LwGi) anhand wenigstens zweier mathematischer Modelle (18–20) aus einer Gruppe von Modellen (18–20) berechnet wird, die ein erstes mathematisches Modell (18), das den Drehwinkel (LwVa) auf der Grundlage der Differenz der Vorderradgeschwindigkeiten eines Kfz berechnet, ein zweites Modell (19), das den Drehwinkel (LwHa) auf der Grundlage der Differenz der Hinterradgeschwindigkeiten eines Kfz berechnet, und ein drittes Modell (20) umfaßt, das den Drehwinkel (LwGi) auf der' Grundlage einer Giergeschwindigkeit berechnet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes der mathematischen Modelle (18–20) die Differenz zwischen einem modellbasierten Drehwinkel und einem rekonstruierten Drehwinkel gebildet wird und auf der Grundlage dieser Differenz (ΔLwHA, ΔLwVA, ΔLwGi) eine Segmentwahrscheinlichkeit (σsegmi) für mehrere Segmente (S) berechnet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtwahrscheinlichkeit (Σσsegm) für ein vorgegebenes Segment(S) durch Addition der modellbezogenen Wahrscheinlichkeiten (σsegmi) für dieses Segment (S) berechnet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtwahrscheinlichkeit (Σσsegm) für ein vorgegebenes Segment (S) durch Addition der modellbezogenen Segmentwahrscheinlichkeiten (σsegmi) für dieses Segment (S) und Integration der addierten Wahrscheinlichkeiten (Σσsegm) über einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird.
  6. Drehwinkelsensoranordnung mit einem Drehwinkelsensor, der eine periodische Kennlinie (5) mit mehreren Segmenten (S) aufweist, zwischen denen Kennliniensprünge (8) auftreten, und einer Auswerteschaltung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (4) derart eingerichtet ist, dass sie – anhand mehrerer mathematischer Modelle (18–20) jeweils einen modellbasierten Drehwinkel (LwVa,LwHa,LwGi) berechnet, – in Abhängigkeit von den modellbasiert berechneten Drehwinkeln (LwVA,LwHA,LwGi) jeweils eine modellbezogene Segmentwahrscheinlichkeit (σsegmi) ermittelt, – aus den einzelnen modellbezogenen Segmentwahrscheinlichkeiten (σsegmi) =ür mehrere Segmente (S) jeweils eine Gesamtwahrscheinlichkeit (Σσsegmi) berechnet, – dasjenige Segment (S) mit der höchsten Gesamt-Wahrscheinlichkeit (Σσsegm) auswählt, und – das Sensorsignal (7) oder ein daraus abgeleitetes Signal (9, Lw) um das ausgewählte Segment (S) korrigiert.
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