DE3924691A1 - Verfahren zur kompensation von fehlern eines beschleunigungsgebers - Google Patents

Verfahren zur kompensation von fehlern eines beschleunigungsgebers

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Fehlern eines Beschleunigungssensors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es ist bereits ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt (DE 37 05 983 A1), wonach ein Längsbeschleunigungssensor auf seine Funktion überprüft und geeignet kalibriert wird, wenn das Fahrzeug ohne Radschlupf fährt und sich somit aus den Raddrehzahlen eine Fahrzeuglängsbeschleunigung ablei­ ten läßt.
Bei diesem gattungsgemäßen Verfahren ergibt sich als Nachteil, daß eine Kalibrierung und ggf. eine Erkennung einer Funktionsstörung eines Beschleunigungssensors nur möglich ist, wenn die Richtung der durch den Beschleuni­ gungssensor gemessenen Beschleunigung mit der Richtung der Fahrzeuglängsbeschleunigung zusammen fällt. Somit ist keine Funktionsüberprüfung eines Querbeschleunigungssen­ sors möglich.
Des weiteren ist es aus der DE 37 02 824 bekannt, den Einfluß der Erdbeschleunigung g durch Auftreten von Wank­ winkeln des Fahrzeuges bei der Bestimmung der Querbe­ schleunigung zu eliminieren, indem zwei Beschleunigungs­ sensoren in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet und deren Signale ausgewertet werden.
Bei diesem Verfahren ergibt sich als Nachteil, daß zur Elimination des Einflusses der Erdbeschleunigung auf die zu bestimmende Beschleunigung zwei Beschleunigungssensoren verwendet werden müssen. Außerdem müssen die Beschleuni­ gungssensoren in definierten Winkeln zueinander angeordnet sein, d.h., daß Ungenauigkeiten bzgl. dieser Winkel bei diesem Verfahren nicht erkannt werden können.
Ebenso bekannt ist es (DE 36 27 241 A1), die Funktionsfä­ higkeit eines Beschleunigungssensors zu überprüfen, indem ein Testsignal an den Beschleunigungssensor angelegt und das sich daraufhin einstellende Ausgangssignal mit einem Sollverlauf für dieses Ausgangssignal verglichen wird.
Bei diesem Verfahren wirkt sich nachteilig aus, daß durch ein Testsignal nur die elektrische Übertragung des Beschleunigungssensors überprüft werden kann. Tritt bei­ spielsweise bei einem seismischen Beschleunigungssensor der Fehler auf, daß die zu beschleunigende Masse hängt, kann dieser Fehler durch Anlegen eines Testsignales nicht er­ kannt werden. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es allenfalls vorstellbar, eine definierte Kraft auf die Masse einwirken zu lassen, um somit eine Funktionsüber­ prüfung des Beschleunigungssensors durchführen zu können, indem das sich einstellende Ausgangssignal des Beschleu­ nigunssensors verglichen wird mit dem Sollwert des Aus­ gangssignals des Beschleunigungssensors, der sich bei ei­ ner Beschleunigung entsprechend der definierten Kraft einstellen sollte. Ein solches Verfahren weist allerdings den Nachteil auf, daß eine Funktionsüberprüfung relativ aufwendig wäre.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Funktionsstörung eines defekten Beschleunigungssensors zu erkennen und/oder sich beim Einbau oder bei einer längeren Betriebszeit ergebende Differenzen zwischen der Richtung der zu messenden Be­ schleunigung in der Richtung Rdef und der Richtung der Beschleunigung, die von dem Sensor sensiert wird, zu er­ kennen und auszugleichen.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Kompensation von Fehlern eines Beschleunigungssensors er­ findungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen kennzeichnen.
Weitere Vorteile der Erfindung gegenüber dem bekannten Stand der Technik bestehen darin, daß zur Kompensation von Richtungsfehlern des Beschleunigungssensors kein weiterer Beschleunigungssensor benötigt wird. Die Erkennung einer Funktionsstörung des Beschleunigungssensors ist in beson­ ders vorteilhafter Weise möglich bei einem Fahrzeug mit einem AntiBlockierSystem (ABS) und/oder einer Antriebs SchlupfRegelung (ASR). Bei diesen Systemen wird aus den Raddrehzahlen ein Wert für die Fahrzeugbeschleunigung er­ mittelt. Dieser Wert kann dann in vorteilhafter Weise für die Funktionsüberprüfung des Beschleunigungssensors ver­ wendet werden. Werden dabei Abweichungen der ermittelten Fahrzeuglängsbeschleunigungen zwischen dem Wert des Be­ schleunigungssensors und dem aus den Raddrehzahlen ermit­ telten Wert festgestellt, kann wegen der aufgrund der Si­ cherheitsrelevanz gegebenen Redundanz der Signale des ABS bzw. der ASR mit großer Wahrscheinlichkeit auf eine Funk­ tionsstörung des Beschleunigungssensors geschlossen wer­ den.
Um bei einem Fahrzeug eine Beschleunigung in einer Rich­ tung zu bestimmen, wird ein Beschleunigungssensor so an­ gebracht, daß er die Beschleunigung adef in der defi­ nierten Richtung Rdef mißt. Liegt diese Richtung Rdef der zu messenden Beschleunigung adef in der horizontalen Ebene, so kann das Ausgangssignal AB des Beschleunigungs­ sensors von dem zu erwartenden Ausgangssignal AB aufgrund der zu messenden Beschleunigung adef abweichen, wenn die Richtung Rdef der von dem Beschleunigungssensor gemessenen Beschleunigung adef um einen Winkel β gegen die horizon­ tale Ebene geneigt ist. Die Abweichung des Ausgangssignales AB von dem erwarteten Ausgangssignal AB beruht auf der Erdbeschleunigung g in vertikaler Richtung, die zu dem Ausgangssignal AB einen Beitrag der Beschleu­ nigung Bver von (g*sin β) liefert. Dieser Beitrag Bver in dem Ausgangssignal AB ist immer vorhanden, d.h., daß bei einer unbeschleunigten Fahrt des Fahrzeuges dieser Bei­ trag Bver das gesamte Ausgangssignal AB ausmacht, während bei einer beschleunigten Fahrt des Fahrzeuges ein Teil des Ausgangssignales AB auf der beschleunigten Fahrt des Fahrzeuges beruht, während ein anderer Teil des Ausgangs­ signales AB auf dem Beitrag Bver beruht.
Dieser Winkel β kann einerseits darauf beruhen, daß der Beschleunigungssensor in seiner Lage ungenau eingebaut ist, andererseits kann der Beschleunigungssensor während des Betriebs seine Lage verändern. Außerdem kann der Win­ kel β # 0 auftreten, wenn sich das Fahrzeug auf einer Strecke mit einer Steigung bzw. mit einer seitlichen Nei­ gung befindet.
Grundsätzlich ist bei einem einzelnen Ausgangssignal AB des Beschleunigssensors bei einem unbeschleunigten Fahr­ zustand des Fahrzeuges keine Unterscheidung möglich, ob ein Winkel β # 0 darauf beruht, daß der Beschleunigungs­ sensor gegen die horizontale Ebene des Fahrzeuges geneigt ist oder daß das Fahrzeug (und damit auch der Beschleuni­ gungssensor) eine Neigung gegen die horizontale Ebene aufweist. Deshalb werden die Ausgangssignale AB des Be­ schleunigungssensors bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kompensation von Fehlern eines Beschleunigungssensors bei einem unbeschleunigten Fahrzustand einem gleitenden Mittelwertverfahren unterzogen, um kurzfristige Schwan­ kungen des Ausgangssignales AB des Beschleunigungssensors bei unbeschleunigtem Fahrzustand (beruhend auf einer Steigung bzw. seitlichen Fahrbahnneigung) zu filtern und den Anteil des Ausgangssignales AB des Beschleunigungs­ sensors zu erhalten, der auf einer Neigung des Beschleu­ nigungssensors gegen die horizontale Ebene des Fahrzeuges beruht. Die Subtraktion des Ergebnisses ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens von der momentan gemessenen Be­ schleunigung adef des Beschleunigungssensors ergibt dann die momentane Beschleunigung in der definierten Richtung Rdef bezogen auf die horizontale Ebene des Fahrzeuges. Um möglicherweise auftretende Schwankungen in dem Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens zu vermeiden, ist es möglich, Ausgangssignale AB des Beschleunigungssensors, nicht in das gleitende Mittelwertverfahren einzubeziehen, auch wenn ein unbeschleunigter Fahrzustand vorliegt, wenn die Ausgangssignale AB eine Differenz größer als ein vor­ gegebener Schwellwert SW zu dem Ergebnis ERG des gleiten­ den Mittelwertverfahrens aufweisen. Mit zunehmender Stei­ gung vergrößert sich die von dem Beschleunigungssensor gemessene Beschleunigung adef bei einem unbeschleunigten Fahrzustand. Bei Verwendung eines Schwellwertes SW bzgl. der Berücksichtigung der Ausgangssignale des Beschleunigungssensor bei der Durchführung des gleitenden Mittelwertverfahrens bleiben somit Steigungen oder seit­ liche Neigungen der Fahrbahn oberhalb einer sich aus die­ sem Schwellwert SW ergebenden Schwelle S unberücksichtigt. Dieser Schwellwert SW wird zweckmäßigerweise in einer solchen Größenordnung gewählt, daß oberhalb einer Steigung bzw. seitlichen Fahrbahnneigung von ca. 10 bis 20 der Schwellwert SW überschritten wird. Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren für einen bestimmten Zeit­ raum zu unterbinden, wenn das Fahrzeug auf einer Strecke mit einer Steigung oberhalb des Schwellwertes SW fährt. Die Steigung der von dem Fahrzeug befahrenen Strecke kann in an sich bekannter Weise aus dem Motormoment des Fahr­ zeuges und dem Übersetzungsverhältnis der Motordrehzahl zur Raddrehzahl gewonnen werden.
Da eine Steigung bzw. seitliche Neigung der Fahrbahn das Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors beeinflußt, ist es vorteilhaft, diese Faktoren zu berücksichtigen, wenn sie nur geringe momentane Schwankungen aufweisen. Beispielsweise beim Befahren einer Paßstraße fährt das Fahrzeug eine längere Strecke bergauf bzw. bergab. Erfolgt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Benutzung eines Schwellwertes SW bzgl. der Berücksichti­ gung von Ausgangssignalen AB des Beschleunigungssensors, kommt es somit zu keiner Aktualisierung des Wertes des gleitenden Mittelwertverfahrens bei der Fahrt bergauf bzw. bergab, solange die Fahrbahnneigung oberhalb der Schwelle S ist, die zu einem Ausgangssignal AB des Beschleunigungsgebers führt, das eine Differenz oberhalb des Schwellwertes von dem momentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens aufweist. Eine Be­ rücksichtigung einer Steigung bzw. seitlichen Neigung der Fahrbahn kann erfolgen, indem bei einem unbeschleunigten Fahrzustand auch Ausgangssignale AB des Beschleunigungs­ sensors bei dem gleitenden Mittelwertverfahren berück­ sichtigt werden, deren Differenz zum Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens oberhalb des Schwellwertes SW liegt. Um zu vermeiden, daß Ausgangssignale AB des Be­ schleunigungssensors, deren Differenz zum Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens oberhalb des Schwellwertes SW liegt und die nur auf kurzzeitigen Schwankungen beru­ hen, werden Ausgangssignale AB des Beschleunigungssensors, deren Differenz zum Ergebnis ERG des gleitenden Mittel­ wertverfahrens oberhalb des Schwellwertes SW liegt, erst dann berücksichtigt, wenn diese Ausgangssignale AB in ei­ ner bestimmten Häufigkeit Zmax ununterbrochen auftreten. Wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgrund der Häufigkeit Z der auftretenden Ausgangssignale AB des Beschleunigungssensors, deren Differenz zum Ergeb­ nis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens oberhalb des Schwellwertes SW liegt, festgestellt, daß sich das Fahr­ zeug auf einer Strecke mit einer nahezu konstanten Stei­ gung bzw. Neigung befindet, kann eine schnellere Anpassung des Ergebnisses des gleitenden Mittelwertverfahrens er­ reicht werden, wenn die Ausgangssignale AB des Beschleu­ nigungssensors mit zunehmender Gewichtung in das gleitende Mittelwertverfahren einbezogen werden. Die Zunahme der Gewichtung der Ausgangssignale AB des Beschleunigungssen­ sors bei der Durchführung des gleitenden Mittelwertver­ fahrens kann dabei linear oder progressiv erfolgen.
Der Zustand der unbeschleunigten Fahrt des Fahrzeuges läßt sich in besonders vorteilhafter Weise ableiten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit vF gleich null ist und das Aus­ gangssignal des Beschleunigungssensors keine zeitliche Änderung aufweist.
Ist an dem Fahrzeug eine weitere Einrichtung zur Ermitte­ lung der Beschleunigung adif2 in einer Richtung Rdif2 vorhanden, so ist eine Funktionsüberprüfung des Beschleu­ nigungssensors möglich, wenn die Projektion der von dem Beschleunigungssensor gemessenen Beschleunigung adef in der definierten Richtung Rdef auf die Richtung Rdif2 un­ gleich null ist und wenn die von dem Beschleunigungssensor gemessene Beschleunigung adef in der Richtung Rdef keine Beschleunigung in einer Richtung ungleich Rdif2 aufweist. In besonders vorteilhafter Weise läßt sich somit die Funktion eines Querbeschleunigungssensors überprüfen, wenn an dem Fahrzeug ein AntiBlockierSystem (ABS) und/oder eine AntriebsSchlupfRegelung (ASR) vorhanden sind. Von dem ABS bzw. der ASR wird die Fahrzeugbeschleunigung a1 in Fahr­ zeuglängsrichtung ermittelt, die der Richtung Rdif2 ent­ spricht. Wird der Querbeschleunigungssensor nun um einen bestimmten Winkel µ aus der Richtung quer zur Fahrzeug­ längsachse in Richtung zur Fahrzeuglängsachse gedreht, wird das Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors, das die Beschleunigung adef in der definierten Richtung Rdef repräsentiert, bestimmt durch die Fahrzeuglängsbeschleu­ nigung a1, die der Beschleunigung in der Richtung Rdif2 entspricht, und die Fahrzeugquerbeschleunigung aq, die der Beschleunigung in der Richtung Rdif3 entspricht, nach der Formel:
adef = a₁ * sin (µ) + aq * cos (µ)
Dabei ergibt sich die Fahrzeugquerbeschleunigung aq aus der Fahrzeuggeschwindigkeit vF und dem Krümmungsradius R der Kurve zu:
Wird aufgrund der allgemeinen Fahrsituation geschlossen, daß keine Fahrzeugquerbeschleunigung aq vorliegt, d.h. daß das Fahrzeug nicht durch eine Kurve fährt, wird das die Beschleunigung adef repräsentierende Ausgangssignal des Beschleunigungssensors allein durch die Fahrzeuglängsbe­ schleunigung a1 bedingt. Das bedeutet, daß die von dem ABS bzw. von der ASR ermittelte Fahrzeuglängsbeschleunigung a1 gleich der von dem Beschleunigungssensor gemessenen Be­ schleunigung adef dividiert durch den Faktor sin(µ) sein muß. Die Fahrzeugquerbeschleunigung a ergibt sich dann durch Umstellen der obigen Gleichung zu:
Eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Funktionsüberprüfung des Beschleunigungssensors erfolgt bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges. Die Geradeausfahrt kann erkannt werden aus dem Lenkwinkel der gelenkten Räder des Fahrzeuges bzw. aus dem Lenkradwinkel des Fahrzeuges. Eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt dann, wenn diese Winkel gleich null sind.
Alternativ dazu kann eine Kurvenfahrt des Fahrzeuges er­ kannt werden durch einen Vergleich der zeitlichen Ablei­ tungen der ermittelten Fahrzeuglängsbeschleunigung a1 und der gemessenen Beschleunigung adef. Fährt das Fahrzeug durch eine Kurve, ändert sich bei gleichbleibendem Krüm­ mungsradius R der Kurve die Fahrzeugquerbeschleunigung aq aufgrund der sich ändernden Fahrzeuggeschwindigkeit vF. Die zeitliche Änderung A3 der Fahrzeugquerbeschleunigung aq hängt somit ab von der Fahrzeuggeschwindigkeit vF und dem Krümmungsradius R der Kurve nach der Beziehung:
wobei R′ die zeitliche Ableitung des Krümmungsradius R der Kurve bedeutet. Die zeitliche Änderung der Fahrzeuglängsbeschleunigung al ist bei einer Geradeaus­ fahrt direkt proportional der zeitlichen Änderung der ge­ messenen Beschleunigung adef. Die Proportionalitätskon­ stante ist dabei durch die Geometrie der Anordnung des Beschleunigungssensors zu sin(µ) vorgegeben. Bei einer Kurvenfahrt tritt mit einer zeitlichen Änderung der Fahr­ zeuglängsbeschleunigung al eine zeitliche Änderung der Querbeschleunigung aq auf, die i.a. nicht proportional zur Fahrzeuglängsbeschleunigung al ist. Diese Proportionalität ist nur gegeben, wenn die zeitliche Änderung R′ des Krüm­ mungsradius R der Kurve verschwindet. In diesem Fall hängt der Proportionalitätsfaktor allerdings noch von der Fahr­ zeuggeschwindigkeit vF und vom Krümmungsradius R der Kurve ab.
Somit ergibt sich eine Möglichkeit zum Erkennen einer Kurvenfahrt, indem der sich aus der Geometrie ergebende Quotient Qger aus der zeitlichen Änderung A1 und der zeitlichen Änderung A2 bei Geradeausfahrt ermittelt und gespeichert wird. Dieser Quotient Qger wird mit dem je­ weils aus den aktuellen Betriebsbedingungen ermittelten Quotienten Qakt verglichen, wenn wenigstens eine der zeitlichen Änderungen der Fahrzeuglängsbeschleunigung a1 und/oder der gemessenen Beschleunigung adef in der defi­ nierten Richtung Rdef nicht verschwindet. Aus einer Ab­ weichung des Quotienten Qger von dem Quotienten Qakt wird auf eine Kurvenfahrt geschlossen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Einen Ablaufplan eines Teiles des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kompensation von Fehlern eines Beschleunigungsgebers,
Fig. 2 ein Beispiel für den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Kraft­ fahrzeug,
Fig. 3 eine Anordnung zur Bestimmung der Beschleunigung eines Kraftfahrzeuges mit gleichzeitiger Funk­ tionsüberprüfung eines Beschleunigungsgebers,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens und
Fig. 5 einen Ablaufplan eines anderen Teiles des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Funktionsüber­ prüfung eines Beschleunigungsgebers.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird zunächst anhand der all­ gemeinen Fahrbedingungen geprüft, ob für die Beschleuni­ gung adef in der definierten Richtung Rdef der Wert Null erwartet wird (Funktionsblock 1). Diese definierte Rich­ tung Rdef liegt dabei in der horizontalen Ebene des Fahrzeuges. Diesen allgemeinen Fahrbedingungen entspricht, daß die Beschleunigung al in Fahrzeuglängsrichtung und die Beschleunigung aq in Fahrzeugquerrichtung gleich null ist (Funktionsblock 1a). Alternativ lassen sich diese Fahrbe­ dingungen daraus ermitteln, daß die Fahrzeuggeschwindig­ keit vF gleich null ist (Funktionsblock 1b).
Anschließend kann eine Überprüfung erfolgen, ob das Aus­ gangssignal AB des Beschleunigungssensors einen vorgege­ benen Schwellwert SW überschreitet (Funktionsblock 2). Dadurch werden kurzzeitige Störungen aufgrund einer nur kurz andauernden Steigung bzw. Neigung der Fahrbahn nicht berücksichtigt. Diese Prüfung kann zumindest teilweise analog durchgeführt werden, indem - beispielsweise aus dem Motormoment und dem Übersetzungsverhältnis Motordreh­ zahl/Raddrehzahl - die Steigung der Strecke, auf der sich das Fahrzeug befindet, darauf hin überprüft wird, ob sie eine vorgegebene Schwelle S überschreitet.
Aus einer bestimmten Häufigkeit Zmax von ununterbrochen auftretenden Ausgangssignalen AB, deren Differenz von dem momentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwert­ verfahrens oberhalb des Schwellwertes SW liegt, läßt sich ableiten, daß sich das Fahrzeug auf einer Strecke mit ei­ ner zumindest nahezu konstanten Steigung bzw. seitlichen Neigung befindet. Soll eine nahezu konstante Steigung bzw. seitliche Neigung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kompensation von Fehlern eines Beschleunigungsgebers be­ rücksichtigt werden, erfolgt ab einer bestimmten Häufigkeit Zmax der auftretenden Ausgangssignale AB des Beschleunigungssensors oberhalb des Schwellwertes SW eine Berücksichtigung dieser Ausgangssignale AB bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Häufigkeit Z wird fest­ gestellt, indem bei jedem Auftreten eines Ausgangssignales AB, dessen Differenz von dem momentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens oberhalb des Schwellwertes SW liegt, ein Zähler Z inkrementiert wird. Überschreitet dieser Zähler Z einen vorgegebenen Maximal­ wert Zmax, werden die folgenden Ausgangssignale AB - in vorteilhafter Weise mit zunehmender Gewichtung - bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksich­ tigt.
Liegt das Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors unterhalb des vorgegebenen Schwellwertes SW, wird der Zähler Z der Häufigkeit der ununterbrochen hintereinander auftretenden Ausgangssignale AB des Beschleunigungssen­ sors, deren Differenz zu dem momentan gültigen Ergebnis des gleitenden Mittelwertverfahrens oberhalb des Schwell­ wertes SW liegt, normiert.
Anschließend wird in an sich bekannter Weise das gleitende Mittelwertverfahren durchgeführt, indem die entsprechende Anzahl von Werten aufsummiert, durch die Anzahl der auf­ summierten Werte dividert und anschließend der älteste Wert des zu berücksichtigenden Ausgangssignales AB des Beschleunigungssensors aus dem Speicher gelöscht wird.
Ein die Beschleunigung adef in der definierten Richtung Rdef repräsentierende Signal SB wird dann aus dem Aus­ gangssignal AB des Beschleunigungssensors gewonnen, indem das Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens von dem Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors abgezogen wird.
In Fig. 2 ist der Einfluß der Erdbeschleunigung g auf das Ausgangssignal AB eines Beschleunigungssensors zur Messung der Beschleunigung adef in der horizontalen Ebene eines Fahrzeuges dargestellt. Dieser Einfluß kann mit dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren kompensiert werden.
Mit dem in Fig. 3 dargestellten Verfahrensablauf kann eine Funktionsüberprüfung eines Beschleunigungssensors durch­ geführt werden. Dazu wird der Beschleunigungssensor so angebracht, daß ein Teil seines Ausgangssignales AB, das die Beschleunigung adef in der Richtung Rdef repräsen­ tiert, auf einer von einer anderen Einrichtung ermittelten Beschleunigung adif2 beruht. Daraus läßt sich durch vek­ torielle Addition in an sich bekannter Weise eine belie­ bige Beschleunigung in der von den beiden Beschleunigungen adif2 und adef aufgespannten Ebene berechnen.
In Fig. 4 ist eine solche Anordnung dargestellt, bei der der Beschleunigungssensor so angebracht ist, daß ein Teil seines Ausgangssignales auf der Beschleunigung al (ent­ spricht adif2) in Fahrzeuglängsrichtung beruht. Diese Be­ schleunigung al (entspricht adit2) in Fahrzeuglängsrichtung wird durch eine gesonderte Einrich­ tung zur Bestimmung der Fahrzeuglängsbeschleunigung al (entspricht adif2) ermittelt. Sind an einem Fahrzeug Drehzahlsensoren vorhanden, kann diese Beschleunigung al (entspricht adif2) in Fahrzeuglängsrichtung in besonders vorteilhafter Weise aus diesen Drehzahlsignalen abgeleitet werden. In der in Fig. 4 dargestellten Anordnung wird aus den Beschleunigungen al (entspricht adif2) und adef die Fahrzeugquerbeschleunigung aq (entspricht adif3) berech­ net.
Entsprechend dem Verfahrensablauf der Fig. 3 wird zunächst die Beschleunigung adif3 berechnet. Im Anschluß wird eine Funktionsüberprüfung des Beschleunigungssensors durchge­ führt. Wird aus der allgemeinen Fahrsituation geschlossen, daß die Beschleunigung adif3 gleich null sein muß, wird ein Vergleich der ermittelten Beschleunigung adif2 mit dem Ausgangssignal AB bzw. Signal SB des Beschleunigungssen­ sors durchgeführt, wobei das Ausgangssignal AB bzw. das Signal SB unter der Bedingung "adif3 gleich null" der er­ mittelten Beschleunigung adif2 entsprechen muß. Bei einer Abweichung wird auf eine Funktionsstörung des Beschleuni­ gungssensors geschlossen.
Wird aus der allgemeinen Fahrsituation geschlossen, daß die Beschleunigung adif3 ungleich null sein muß, wird der berechnete Wert der Beschleunigung adif3 überprüft. Hat dieser berechnete Wert der Beschleunigung adif3 dann den Wert null, wird auf eine Funktionsstörung des Beschleuni­ gungssensors geschlossen.
Soll diese Beschleunigung adif3 der Fahrzeugquerbeschleu­ nigung aq entsprechen, können die allgemeinen Fahrsitua­ tionen, aus denen auf die Bedingung "aq gleich null" ge­ schlossen wird, der Bedingung "Lenkwinkel gleich null" entsprechen.
In Fig. 5 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, der eine Kombi­ nation von mehreren der Signale zugeführt werden, die folgende Größen repräsentieren:
Signal 1: Drehzahl linkes Vorderrad
Signal 2: Drehzahl rechtes Vorderrad
Signal 3: Lenkwinkel
Signal 4: Fahrzeuggeschwindigkeit
Signal 5: Beschleunigung adif2
Signal 6: Beschleunigung adef.
In der Vorrichtung wird daraus ein die Beschleunigung adif3 reprasentierendes Signal 7 generiert.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kompensation von Fehlern eines Beschleunigungssensors in einem Fahrzeug angegeben. In diesem Ausführungsbeispiel soll die Fahrzeugquerbe­ schleunigung aq berechnet werden. Zunächst wird die Kom­ pensation des Einflusses der Erdbeschleunigung g bei der Berechnung der Fahrzeugquerbeschleunigung aq durchgeführt.
Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit vF gleich null, wird dar­ aus abgeleitet, daß die Beschleunigung adef in der defi­ nierten Richtung Rdef gleich null sein muß. In diesem Fall wird das Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors darauf hin untersucht, ob die Differenz zwischen dem Aus­ gangssignal AB und dem Ergebnis ERG des gleitenden Mit­ telwertverfahrens einen vorgegebenen Schwellwert SW über­ steigt. Übersteigt diese Differenz den Schwellwert SW, wird das Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors bei dem gleitenden Mittelwertverfahren nicht berücksichtigt, es sei denn, daß eine bestimmte Häufigkeit Zmax vorherge­ hender Ausgangssignale AB in ununterbrochener Folge eine Differenz zu dem Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwert­ verfahrens oberhalb des Schwellwertes überschritten hat. Um dann zu einer schnellen Kompensation dieser offen­ sichtlich systematischen Störung des Ausgangssignales AB zu kommen, werden ab diesem Ausgangssignal AB alle fol­ genden Ausgangssignale, die eine Differenz zu dem momentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens oberhalb des Schwellwertes SW aufweisen, mit einer grö­ ßeren Gewichtung bei dem gleitenden Mittelwertverfahren berücksichtigt, wobei diese Gewichtung progressiv zunehmen kann, aber in jedem Fall einen oberen Grenzwert aufweisen muß. Danach wird in an sich bekannter Weise das gleitende Mittelwertverfahren durchgeführt, indem der Mittelwert der letzten Ausgangssignale unter der Bedingung "adef gleich null" als Ergebnis des gleitenden Mittelwertverfahrens berechnet wird. In der Folge wird dieses Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens von dem Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors subtrahiert, um zu dem Signal SB des Beschleunigungssensors zu gelangen, das die Be­ schleunigung in der auf die horizontalen Ebene des Fahr­ zeuges bezogenen Richtung Rdef repräsentiert.
Aus diesem Signal SB des Beschleunigungssensors wird mit der ermittelten Fahrzeuglängsbeschleunigung al und der Geometrie der Anordnung des Beschleunigungssensors die Fahrzeugquerbeschleunigung aq berechnet. Anschließend wird gemäß Fig. 3 eine Funktionsüberprüfung des Beschleuni­ gungssensors durchgeführt. Wird - beispielsweise aus dem Lenkwinkel - abgeleitet, daß das Fahrzeug aufgrund der allgemeinen Fahrsituation keine Fahrzeugquerbeschleunigung aq aufweisen darf, wird das Signal des Beschleunigungs­ sensors mit der ermittelten Beschleunigung al in Fahr­ zeuglängsrichtung verglichen. Ergibt sich dabei eine Ab­ weichung, so wird auf eine Funktionsstörung des Beschleu­ nigungssensors geschlossen. Wird hingegen erkannt, daß das Fahrzeug eine Querbeschleunigung aq aufweisen muß und das Signal SB des Beschleunigungssensors ist gleich null, wird ebenfalls eine Funktionsstörung des Beschleunigungssensors erkannt.

Claims (21)

1. Verfahren zur Kompensation von Fehlern eines Beschleu­ nigungssensors in einem Fahrzeug zur Messung einer Be­ schleunigung in einer definierten Richtung Rdef, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Ausgangssignales AB des Beschleunigungs­ sensors beruhend auf einer Beschleunigung adif1 in einer Richtung Rdif1, die von der definierten Richtung Rdef der zu messenden Beschleunigung adef abweicht, erkannt wird,
indem das Ausgangssignal AB des Beschleunigungssen­ sors einem gleitenden Mittelwertverfahren unterzogen wird, wenn aus allgemeinen Fahrbedingungen des Fahr­ zeuges geschlossen wird, daß die Beschleunigung adef in der definierten Richtung Rdef momentan gleich null sein muß,
wobei ein Signal SB des Beschleunigungssensors aus dem Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors ge­ neriert wird, indem das Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens von dem Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors abgezogen wird, um zu dem die Beschleunigung adef in der definierten Richtung Rdef repräsentierenden Signal SB des Beschleunigungssen­ sors zu gelangen und/oder
daß eine Funktionsüberprüfung des Beschleunigungssensors durchgeführt wird,
indem zumindest ein Teil des Ausgangssignales AB des Beschleunigungssensors auf einer Beschleunigung adif2 in einer Richtung Rdif2 beruht, die durch wenigstens eine weitere Einrichtung zur Ermittelung der Be­ schleunigung adif2 in dieser Richtung Rdif2 ermittelt wird,
wobei das Ausgangssignal AB oder ggf. das Signal SB des Beschleunigungssensors mit dem ermittelten Wert der Beschleunigung adif2 in dieser Richtung Rdif2 verglichen und aus einer Abweichung auf eine Funkti­ onsstörung des Beschleunigungssensors geschlossen wird, wenn aus allgemeinen Fahrsituationen abgeleitet wird, daß auf den Beschleunigungssensor nur eine Be­ schleunigung adif2 in dieser Richtung Rdif2 einwirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die definierte Richtung Rdef der Beschleunigung adef in der horizontalen Ebene des Fahrzeuges liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung adif1 in der Richtung Rdif1, die von der zu messenden Beschleunigung adef in der defi­ nierten Richtung Rdef abweicht, die durch die Erdbe­ schleunigung (g) bedingte Beschleunigung in der vertikalen Richtung ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die allgemeinen Fahrbedingungen, aus denen geschlossen wird, daß die zu messende Beschleunigung adef in der de­ finierten Richtung Rdef momentan gleich null sein muß, den allgemeinen Fahrbedingungen entsprechen, daß das Fahrzeug weder eine Längs- a1 noch eine Querbeschleunigung aq be­ sitzt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den allgemeinen Fahrbedingungen entspricht, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit vF gleich null ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangssignal, bei dem sich eine Differenz zwi­ schen dem Ausgangssignal AB und dem Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens betragsmäßig oberhalb ei­ nes vorzugebenden Schwellwertes SW ergibt, zumindest zu­ nächst nicht in das gleitende Mittelwertverfahren einbe­ zogen wird, auch wenn aus den allgemeinen Fahrbedingungen geschlossen wird, daß die zu messende Beschleunigung adef in der definierten Richtung Rdef momentan gleich null sein muß, wobei aus diesem Schwellwert SW für die Beschleuni­ gung in an sich bekannter Weise eine Schwelle S für die Steigung und/oder seitliche Neigung abgeleitet werden kann, die zu dieser Beschleunigung entsprechend dem Schwellwert führt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gleitende Mittelwertverfahren für einen bestimmten Zeitraum unterbrochen wird, wenn das Fahrzeug auf einer Strecke mit einer Steigung und/oder seitlichen Neigung fährt, die oberhalb der Schwelle S der Steigung bzw. seitlichen Neigung liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung abgeleitet wird aus dem Motormoment des Fahrzeuges und dem Übersetzungsverhältnis der Motordreh­ zahl zur Raddrehzahl.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangssignale AB des Beschleunigungssensors, die um eine Differenz oberhalb des Schwellwertes SW von dem mo­ mentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwert­ verfahrens abweichen, ab einer bestimmten Häufigkeit Zmax des Auftretens dieser Ausgangssignale AB in das gleitende Mittelwertverfahren einbezogen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Häufigkeit Zmax des Auftretens der Aus­ gangssignale AB, die um die Differenz oberhalb des Schwellwertes SW von dem momentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens abweichen, dadurch bestimmt wird, daß die Häufigkeit Zmax der Ausgangssignale AB des Beschleunigungssensors, die oberhalb des Schwell­ wertes SW liegen, ca. 10% der für das gleitende Mittel­ wertverfahren zu berücksichtigenden Anzahl der Ausgangs­ signale AB des Beschleunigungssensors beträgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem gleitenden Mittelwertverfahren die Berück­ sichtigung der Ausgangssignale AB des Beschleunigungssen­ sors, die um die Differenz oberhalb des Schwellwertes SW von dem momentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens abweichen, mit zunehmender Gewichtung erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtung der Ausgangssignale AB des Beschleuni­ gungssensors, die um die Differenz oberhalb des Schwell­ wertes SW von dem momentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens abweichen, linear zunimmt.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtung der Ausgangssignale AB des Beschleuni­ gungssensors, die um die Differenz oberhalb des Schwell­ wertes SW von dem momentan gültigen Ergebnis ERG des gleitenden Mittelwertverfahrens abweichen, progressiv zu­ nimmt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ausgangssignal AB bzw. Signal SB des Be­ schleunigungssensors, das die zu messende Beschleunigung adef in der definierten Richtung Rdef repräsentiert, eine Beschleunigung adif3 in einer von dieser definierten Richtung Rdef abweichenden Richtung Rdif3 so ermittelt wird, daß die vektorielle Addition der Beschleunigung adif3 in dieser abweichenden Richtung Rdif3 und der Be­ schleunigung adif2 in der Richtung Rdif2, die durch we­ nigstens eine weitere Einrichtung zur Ermittelung der Be­ schleunigung adif2 ermittelt wird, gerade die zu messende Beschleunigung adef in der definierten Richtung Rdef er­ gibt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Fahrzeug bei Verwendung eines Beschleuni­ gungssensors zur Bestimmung der Beschleunigung aq quer zur Fahrzeuglängsrichtung der Beschleunigungssensor so ange­ bracht wird, daß ein Teil seines Ausgangssignales AB die Beschleunigung al in Fahrzeuglängsrichtung repräsentiert, die durch wenigstens eine weitere Einrichtung zur Ermit­ telung der Beschleunigung al ermittelt wird,
  • - wobei die Richtung quer zur Fahrzeuglängsrichtung der Richtung Rdif3 entspricht und
  • - wobei die Richtung in Fahrzeuglängsrichtung der Richtung Rdif2 entspricht und
  • - wobei die Richtung der zu messenden Beschleunigung, die durch das Signal SB bzw. Ausgangssignal AB des Beschleunigungssensors repräsentiert wird, der Rich­ tung Rdef entspricht.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung Rdef der von dem Beschleunigungssensor zu messenden Beschleunigung um einen Winkel von im wesent­ lichen 30° aus der Richtung quer zur Fahrzeuglängsrichtung in Richtung zur Fahrzeuglängsachse gedreht ist.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ermitteln der Beschleunigung adif2 des Fahrzeuges in der Richtung Rdif2, die der Fahrzeug­ längsrichtung entspricht, derart ausgebildet ist, daß die Beschleunigung adif2 in der Richtung Rdif2 aus den Dreh­ zahlen von einem oder mehreren Fahrzeugrädern ermittelt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsüberprüfung des Beschleunigungssensors durchgeführt wird, wenn den allgemeinen Fahrsituationen entspricht, daß sich das Fahrzeug in Geradeausfahrt be­ findet.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Geradeausfahrt erkannt wird, wenn der Lenkwinkel gleich null ist.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Änderung A1 der durch wenigstens eine Einrichtung ermittelten Beschleunigung adif2 in der der Fahrzeuglängsrichtung entsprechenden Richtung Rdif2 ver­ glichen wird mit der zeitlichen Änderung A2 der zu mes­ senden Beschleunigung in der definierten Richtung Rdef, wobei ein Kriterium für den Fahrzustand einer Kurvenfahrt abgeleitet wird, wenn wenigstens eine dieser beiden zeit­ lichen Änderungen A1 und/oder A2 ungleich 0 ist,
  • - indem bei einer beschleunigten Geradeausfahrt der Quotient Qger aus der zeitlichen Änderung A1 und der zeitlichen Änderung A2 gebildet wurde und
  • - indem dieser Quotient Qger mit dem aktuellen Quoti­ enten Qakt aus der momentanen zeitlichen Änderung A1 und der momentanen zeitlichen Änderung A2 verglichen wird,
  • - wobei auf eine Kurvenfahrt geschlossen wird, wenn der Quotient Qakt ungleich dem Quotienten Qger ist und
  • - wobei auf eine Geradeausfahrt geschlossen wird, wenn der Quotient Qakt gleich dem Quotienten Qger ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennen einer Kurvenfahrt auf eine Funktionsstö­ rung des Beschleunigungssensors geschlossen wird, wenn die berechnete Beschleunigung adif3 in der Richtung Rdif3 den Wert 0 ergibt.
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