DE19632247C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit und der Außentemperatur eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Zur Messung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges ist am Rad des Fahrzeuges ein Radsensor vorgesehen, der bei jeder Radum­ drehung ein Rechtecksignal abgibt. Die Radgröße ist in einem Speicher einer Recheneinheit abgelegt. Zur Ermittlung der Ge­ schwindigkeit des Fahrzeuges wird die Frequenz der Rechteck­ impulse pro Sekunde gemessen und über folgende Formel die Ge­ schwindigkeit V in km/h berechnet:

V = (3600 × Radsensorfrequenz) / Wegimpulszahl.

Die Berechnung der Geschwindigkeit erfordert jedoch eine auf­ wendig ausgebildete Recheneinheit, die eine Gleitkommamulti­ plikation und eine Gleitkommadivision durchführen kann.

Aus der Patentschrift US 4 281 388 ist bekannt, in einem Zeitfensters Impulse zu zählen und hieraus eine Geschwindig­ keit zu bestimmen.

In IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 17, No. 9, Fe­ bruary 1975, Seiten 2570 bis 2571, wird erläutert, daß bei einem Fahrrad die Anzahl der Radumdrehungen in einem Zeitab­ schnitt proportional zur Geschwindigkeit ist.

In Research Disclosure, December 1994/673, 36816, wird die Anregung gegeben, bei einer elektronischen Klimaregelung ne­ ben der Umgebungstemperatur zusätzlich die Fahrzeuggeschwin­ digkeit zu berücksichtigen.

Aus der Patentschrift US 5,416,728 ist bekannt, in Abhängig­ keit von der ermittelten Geschwindigkeit eines Fahrzeugs aus einem Speicher einen Temperaturmittelwert auszulesen und an­ zuzeigen, der auf in einem Zeitintervall gemessenen Außentem­ peraturwerten basiert.

Die Offenlegungsschrift DE 43 34 356 A1 offenbart ein Verfah­ ren zur Außentemperaturmessung in einem Kraftfahrzeug, bei dem bei steigender Temperatur am Außentemperatursensor die Außentemperaturmeßwerte mit einer Zeitverzögerung zur Anzeige gebracht werden. Die Zeitverzögerung wird in Abhängigkeit von der Motortemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt.

Die Aufgabe der Erfindung beruht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit bereitzu­ stellen, die eine geringe Rechenkapazität erfordert, um damit eine verläßliche Außentemperatur zu ermitteln.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unab­ hängigen Ansprüche gelöst. Eine besondere Vereinfachung des Verfahrens wird dadurch erreicht, daß ein vorgebbares Zeit­ fenster verwendet wird, während dessen die Anzahl der Recht­ eckimpulse bestimmt wird. Das Zeitfenster ist derart be­ stimmt, daß die Anzahl der detektierten Rechteckimpulse di­ rekt proportional zur Geschwindigkeit V (km/h) ist. Auf diese Weise entsprechen die während des Zeitfensters detektierten Rechteckimpulse der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, so daß es nicht notwendig ist, daß die Recheneinheit über eine Gleit­ kommaarithmetik verfügt, mit der eine Multiplikation oder ei­ ne Division durchführbar ist.

Vorteilhafte Ausbildungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert; Es zeigen

Fig. 1 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 einen schematischen Programmablauf und

Fig. 3 ein Signaldiagramm.

Fig. 1 zeigt ein Rad 6 eines Kraftfahrzeuges 12, dem ein Radsensor 5 zugeordnet ist, und der über eine Signalleitung 7 mit einer Recheneinheit 1 verbunden ist. Die Recheneinheit 1 ist an einen ersten, flüchtigen Speicher 2, eine Schnittstel­ le 3, einen ersten Timer 8, einen zweiten Timer 9, einen zweiten nicht flüchtigen Speicher 10, einen Temperaturfühler 11 und an eine Anzeige 4 angeschlossen.

Der flüchtige, erste Speicher 2 ist als RAM-Speicher ausge­ bildet und verliert seinen Speicherinhalt, wenn die Span­ nungsversorgung abgeschaltet wird. Der zweite, nicht flüchti­ ge Speicher 10 ist beispielsweise als EEPROM ausgebildet und verliert seinen Speicherinhalt nicht, wenn die Spannungsver­ sorgung abgeschaltet wird.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Programmablauf zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens: Bei Programmpunkt 20 liest die Recheneinheit 1 eine Wegimpulszahl aus dem zwei­ ten Speicher 10 aus, die der Größe des verwendeten Rades 6 entspricht. Die Radgröße ist beispielsweise im zweiten Spei­ cher 10 abgelegt und wird bei einem Wechsel der Radgröße ent­ sprechend umprogrammiert.

Im zweiten Speicher 10 sind für verschiedene Radgrößen ent­ sprechende Wegimpulszahlen in einer ersten Tabelle abgelegt. Aufgrund der Wegimpulszahl wird bei Programmpunkt 21 aus dem zweiten Speicher 10 ein entsprechendes Zeitfenster ausgele­ sen.

Für jede Wegimpulszahl ist im zweiten Speicher 10 ein ent­ sprechendes Zeitfenster abelegt. Der zweite Speicher 10 weist eine zweite Tabelle auf, in der die Wegimpulszahlen den ent­ sprechenden Zeitfenstern zugeordnet sind. Die Wegimpulszahlen weisen im allgemeinen einen Wert zwischen 5000 und 30.000 auf.

Aus der Wegimpulszahl ist das entsprechende, abgespeicherte Zeitfenster derart berechnet, daß die Anzahl der während des Zeitfensters detektierten Rechteckimpulse des Radsensors 5 der Geschwindigkeit des Fahrzeuges 12 in km/h entspricht.

Das Zeitfenster Tr bestimmt sich in Abhängigkeit von der We­ gimpulszahl WIZ folgendermaßen: Tr = 3600 s/h/(WIZ 1/km × 1 km/h), wobei mit den Einheiten s Sekunden, mit h Stunden und mit km Kilometer bezeichnet sind. Daraus ergibt sich für WIZ = 5000 ein Zeitfenster von Tr = (3600 : 5000) s = 0,72 s. Für die Wegimpulszahl 30.000 ergibt sich das Zeitfenster Tr = 3600 : 30.000 = 0,12 s. Damit nehmen die Zeitfenster einen Wert zwischen 0.12 s und 0,72 s ein. Die Wegimpulszahl gibt die Anzahl der vom Radsensor 5 abgegebenen Impulse pro gefahrenen Kilometer an.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist nur ein Zeitfenster für die entsprechende Radgröße des Kraftfahrzeu­ ges 12 im zweiten Speicher 10 abgelegt, das beispielsweise vom Fahrzeughersteller am Bandende einprogrammiert wird. Auf diese Weise wird Speicherplatz im zweiten Speicher 10 einge­ spart. Die Programmschritte 20 und 21 entfallen in dieser be­ vorzugten Ausführung.

Bei Programmpunkt 22 startet die Recheneinheit 1 den ersten Timer 8, der entsprechend dem Zeitfenster Tr bis zu einer vorgebbaren Zahl hochläuft und damit die Zeitdauer des Zeit­ fensters vorgibt.

Bei Programmpunkt 23 detektiert der zweite Timer 9 die von dem Radsensor 5 abgegebenen Rechteckimpulse und inkrementiert bei jedem Rechteckimpuls einen, im ersten Speicher 2 abgeleg­ ten, Impulszähler.

Bei Programmpunkt 24 gibt der erste Timer 8 ein Stop-Signal an die Recheneinheit 1, das das Ende des Zeitfensters Tr an­ zeigt und den Zählvorgang des Timers 9 stoppt. Daraufhin liest die Recheneinheit 1 bei Programmpunkt 25 den Impulszäh­ ler des zweiten Timers 9 aus dem ersten Speicher 2 aus und ermittelt bei Programmpunkt 26 die Geschwindigkeit des Kraft­ fahrzeuges 12. Durch die bevorzugte Wahl des Zeitfensters entspricht die Anzahl der Radumdrehungen während des Zeitfen­ sters Tr, die durch den Zählerstand des Impulszählers festge­ halten wird, der Geschwindigkeit des Fahrzeuges 12 in km/h. Auf diese Weise muß die Recheneinheit 1 keine Berechnung der Geschwindigkeit durchführen, sondern erhält die Geschwindig­ keit des Fahrzeuges in km/h direkt durch den Zählerstand des Impulszählers des zweiten Timers 9, der im ersten Speicher 2 abgelegt ist.

Die ermittelte Geschwindigkeit wird dazu verwen­ det, um eine Mittelungskonstante aus dem zweiten Speicher 10 auszulesen, die von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ab­ hängt und für die Mittelung der Außentemperatur verwendet wird, die über den Temperaturfühler 11 in festgelegten Zeit­ abständen gemessen wird. Im zweiten Speicher 10 sind für ver­ schiedene Geschwindigkeitsbereiche entsprechende Mittelungs­ konstanten abgelegt, die angeben, über welchen Zeitraum die gemessenen Außentemperaturen gemittelt werden, um eine annä­ hernd konstante und verläßliche Anzeige der Außentemperatur zu erhalten.

Die gemittelte Außentemperatur wird von der Recheneinheit auf der Anzeige 4 bei Programmpunkt 27 ausgegeben. Anschließend wird nach Programmpunkt 20 oder 22, je nach Ausführungsbei­ spiel verzweigt.

Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Signal I des Rad­ sensors 5, den Überläufen L des ersten Timers 8 und dem Zäh­ lerstand des Impulszählers des zweiten Timers 9. In Fig. 3a ist das Signal I des Radsensors 5 dargestellt, das über die Signalleitung 7 an die Recheneinheit 1 weitergegeben wird. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der sich das Rad 6 dreht, weist das rechteckförmige Signal I eine unterschiedli­ che Rechteckbreite auf. Das in Fig. 3a dargestellte Signal I entspricht jedoch einer konstanten Drehgeschwindigkeit des Rades 6.

In Fig. 3c sind die Überläufe L des ersten Timers 8 darge­ stellt, die die Zeitdauer des Zeitfensters Tr festlegen, das in diesem Ausführungsbeispiel einer Zeitdauer von 39 Überläu­ fen L entspricht. Wie bereits dargestellt, wird aus der We­ gimpulszahl das Zeitfenster Tr derart bestimmt, daß die An­ zahl der Rechteckimpulse, die innerhalb des Zeitfensters Tr vom Radsensor 5 an die Recheneinheit 1 weitergegeben werden, der Geschwindigkeit des Fahrzeuges in Kilometern pro Stunde entspricht.

Bei einer Wegimpulszahl von 30000 ergibt sich für das Zeit­ fenster Tr eine Zeit von 0,12 s. Der erste Timer 8 gibt alle 3,072 ms einen Überlauf an die Recheneinheit 1 weiter. Das Zeitfenster Tr von 0,12 s entspricht somit 39 Überläufen L des ersten Timers 8. Der zweite Timer 9 ermittelt innerhalb des Zeitfensters Tr die Anzahl der steigenden Flanken des vom Radsensor 5 abgegebenen Signals, wie in Fig. 3b schematisch dargestellt ist.

In dem ausgeführten Beispiel werden innerhalb des Zeitfen­ sters Tr, das 39 Überläufen des Timers 8 entspricht, 10 stei­ gende Flanken ermittelt, die vom Impulszähler des zweiten Ti­ mers 9 gezählt werden. Da das Zeitfenster Tr nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren derart gewählt ist, daß die Anzahl der Rechteckimpulse gleich der Geschwindigkeit in km/h ist, setzt die Recheneinheit 1 den Zählerstand Zehn des zweiten Timers 9 gleich der Geschwindigkeit des Fahrzeuges mit 10 km/h.

Eine weitere Vereinfachung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch erreicht, daß das Zeitfenster Tr halbiert wird und damit auch die Anzahl der Überläufe des Timers 8 halbiert werden, sodaß für das dargestellte Beispiel der Timer nur 19 Überläufe abgibt und der zweite Timer 9 nur innerhalb dieser 19 Überläufe des ersten Timers 8 fünf steigende Flanken der Rechteckimpulse des Radsensors 5 ermittelt. Der Stand, den der Impulszählers während des halben Zeitfensters Tr er­ reicht, stellt somit die halbe Geschwindigkeit des Fahrzeuges in km/h dar. Zur Berechnung der tatsächlichen Geschwindigkeit multipliziert die Recheneinheit 1 den Zählerstand des Impuls­ zählers mit Zwei, was beispielsweise durch eine einfache Linksshift durchgeführt wird. Die Verkürzung des Zeitfensters bietet den Vorteil, daß die Recheneinheit 1 eine geringere Zeit für die Bestimmung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges benötigt, wodurch zusätzlich Rechenzeit eingespart wird. Die mit der geringeren Rechenzeit erreichte geringere Auflösung von beispielsweise zwei km/h, die dem beschriebenen Beispiel entspricht, ist für die Mittelung der Außentemperatur ausrei­ chend.

Claims (5)

1. Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit und der Au­ ßentemperatur eines Fahrzeuges (12), wobei

• 1. die Anzahl der Umdrehungen eines Rades (6) des Fahrzeugs (12) pro Zeiteinheit ermittelt wird und in Abhängigkeit da­ von und von der Größe des Rades (6) die Geschwindigkeit des Fahrzeuges (12) ermittelt wird,
• 2. als Zeiteinheit ein Zeitfenster (Tr) festgelegt wird, das abhängig von der Größe des Rades (6) derart festgelegt ist, daß die Anzahl der Radumdrehungen, die innerhalb des Zeit­ fensters festgestellt wird, direkt proportional zu der Ge­ schwindigkeit des Fahrzeuges (12) in Kilometer pro Stunde ist,
• 3. in Abhängigkeit von der ermittelten Geschwindigkeit des Fahrzeuges (12) aus einem Speicher (10) ein Mittelungswert ausgelesen wird, der angibt, über welchen Zeitraum gemesse­ ne Außentemperaturwerte entsprechend gemittelt werden, und
• 4. der gemittelte Außentemperaturwert angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wegimpulszahl (WIZ) aus dem Speicher (10) ausgelesen wird, die proportional zur Größe des Rades ist, und daß an­ schließend aus dem Speicher (10) das der Wegimpulszahl (WIZ) entsprechende Zeitfenster (Tr) ausgelesen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitfenster (Tr) derart aus der Wegimpulszahl (WIZ) bestimmt wird, daß die Anzahl der im Zeitfenster (Tr) gemes­ senen Umdrehungen des Rades der Geschwindigkeit des Fahrzeu­ ges (12) in Kilometer pro eine halbe Stunde entspricht.

4. Vorrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit und der Au­ ßentemperatur eines Fahrzeuges, die aufweist:

• 1. einen Radsensor (5), der einem Rad (6) zugeordnet ist und ein Signal (I) erzeugt, das proportional zur Anzahl der Ra­ dumdrehungen ist, wobei eine Recheneinheit (1) über das Si­ gnal (I) die Anzahl der Radumdrehungen pro Zeiteinheit er­ mittelt und daraus und aus der Größe eines Rades (6) die Geschwindigkeit des Fahrzeuges (12) ermittelt,
• 2. einen Temperaturfühler (11) zur Messung der Außentempera­ tur,
• 3. einen nicht flüchtigen Speicher (10), in dem als Zeitein­ heit ein von der Größe des Rades (6) abhängiges Zeitfenster (Tr) abgelegt ist, das derart bestimmt ist, daß die Anzahl der Radumdrehungen pro Zeitfenster proportional zur Ge­ schwindigkeit des Fahrzeuges (12) in Kilometer pro Stunde ist, und in dem in Abhängigkeit von der ermittelten Ge­ schwindigkeit des Fahrzeugs (12) ein Mittelungswert abge­ legt ist, der angibt, über welchen Zeitraum die gemessenen Außentemperaturwerte von der Recheneinheit (1) gemittelt werden, und
• 4. eine Anzeige (4) zur Anzeige eines gemittelten Außentempe­ raturwertes.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Timer (8) und ein zweiter Timer (9) vorgesehen sind, daß der erste Timer (8) das Zeitfenster (Tr) vorgibt, daß der zweite Timer (9) die Anzahl der Radumdrehungen be­ stimmt.