DE4009007C2 - Verfahren zum Erfassen des absoluten Lenkwinkels eines Lenkwinkelsensors für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Lenkanordnungen für Fahrzeuge und insbesondere Verfahren zum Erfassen des absoluten Lenkwinkels vom Lenkwinkelsensor oder -meßfühler eines Fahrzeugs.

Der Lenkwinkel oder Einschlagwinkel wird entsprechend dem Winkel, über den ein Lenkrad (d. h. die Lenkwelle) bei einem Lenkvorgang eingeschlagen wird, bestimmt. In Fahrzeugen mit Lenkwinkelerfassung ist es notwendig, einen Sensor oder Meßfühler für einen Lenkwellenwinkel (im folgenden der Einfachheit halber als Lenkwinkel bezeichnet) vorzu­ sehen, um den Drehwinkel der Lenkwelle zu erfassen. Ein optischer Drehcodierer (beispielsweise im japanischen offengelegten Gebrauchsmuster Nr. 51 214/1987 offenbart) wurde bereits als Lenkwinkelsensor angewandt.

Beim optischen Drehcodierer wird eine mit Schlitzen versehene Scheibe verwendet, die koaxial bezüglich der Lenkwelle fest an dieser angebracht ist. Diese Scheibe ist mit mehreren Schlitzen versehen, die sich radial nach außen erstrecken und im Umfangsbereich der Scheibe winkel­ mäßig gleich beabstandet eine Schlitzteilung liefern, die den Umfang der Scheibe in gleiche Intervalle unterteilt. Ein Fotounterbrecher mit einem lichtemittierenden Element und einem fotoempfindlichen Detektor oder kurz einem Foto­ detektor ist auf einer feststehenden Struktur, beispiels­ weise der Lenksäule, mit seinen beiden Teilelementen der geschlitzten Scheibe gegenüberliegend angeordnet, so daß ein Schlitzbereich der Scheibe zwischen einem lichtemittie­ renden Element und einem Detektor liegt. Auf diese Weise kann durch die Schlitze hindurchgetretenes Licht vom licht­ emittierenden Element von dem Fotodetektor empfangen und erfaßt werden. Beim Drehen der Lenkwelle und der geschlitz­ ten Scheibe wird das so hindurchgelassene Licht vom Fotodetektor in Form von Impulsen erfaßt. Der Drehwinkel der Lenkwelle wird dann aus der Anzahl dieser Impulse bestimmt.

Der oben erläuterte Drehcodierer erfaßt im allgemei­ nen eine Relativverschiebung des Lenkwinkels. Jedoch kann der Codierer nicht den absoluten Lenkwinkel aus einem Winkel heraus bestimmen, der einem Geradeauslenk­ zustand des Fahrzeugs entspricht und einen Bezugswert darstellt, mit einigen Winkelgrad nach links oder nach rechts von diesem Bezugswert.

Die Erfassung eines absoluten Lenkwinkels wäre möglich, indem zu Anfang eine Geradeauslenkstellung der Lenkwelle festgelegt wird und die Anzahl von Impul­ sen des oben erwähnten Drehcodierers von dieser Geradeaus­ lenkstellung ab gezählt wird. Wird jedoch die elektrische Spannungsversorgung einmal abgetrennt, wenn beispielsweise eine Speicherbatterie abgetrennt wird, wird der Speicher­ inhalt, der den absoluten Lenkwinkel betrifft, in diesem Moment gelöscht. Dann wird die Erfassung des absoluten Lenkwinkels jedoch sehr schwierig.

Diese Problematik sowie Lösungen hierfür finden sich im Stand der Technik nicht. Die DE 37 00 876 A1 offenbart ein im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gewürdigtes Verfahren, bei dem mittels eines inkrementellen optischen Winkeldetektors der aktuelle Lenkwinkel bezüglich einer Nullstellung oder Bezugsstellung erfaßt wird, die bei Gegenüberstellung eines Fotounterbrechers und eines speziellen Schlitzes einer Drehscheibe erreicht wird. Um Störsignaleinflüsse zu vermeiden, die dazu führen, daß trotz Nullstellung der Drehscheibe von einem verwendeten Zähler nicht der Zählwert Null angezeigt wird, werden die Zählwerte in vorbestimmter Weise analysiert und verarbeitet bzw. zurückgestellt. Die Funktionsfähigkeit des Verfahrens setzt voraus, daß bei jeder aufgenommenen Drehung der Lenkwelle die korrekt ermittelte Bezugs- oder Nullstellung der Drehscheibe tatsächlich der Neutralstellung der Lenkwelle für Geradeausfahrt entspricht. Das in dieser Schrift angegebene Verfahren arbeitet ohne Speicherung irgendwelcher Korrekturwerte und verwendet lediglich gespeicherte Zählwerte, die Drehwinkelpositionen von ±180° entsprechen.

In der DE 34 46 248 A1 wird, um die prinzipiell vorgesehene Auswerteschaltung für die Signale von Sensoren allgemein auch zum Korrekturabgleich verwenden zu können, um z. B. Temperaturschwankungen zu kompensieren, der Sensor mit einem PROM kombiniert, in dem Korrekturwerte gespeichert sind, die als Parameter für eine mathematische Abgleichvorschrift der gemessenen Werte dienen und z. B. geeignet sind, Nichtlinearitäten oder andere Kennlinienabweichungen zu kompensieren. Als Beispiel ist eine Reifendrucksensoreinheit behandelt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrun­ de, ein Verfahren anzugeben, welches die Unmöglichkeit der Erfassung des absoluten Lenkwinkels, nachdem der Speicherinhalt gelöscht worden ist, überwindet.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Wie oben erwähnt, können Umstände eintreten, bei denen die Spannungsversorgung des Mikrocomputers zeitweise abgeschnitten ist. Solche Beispiele für einen Versorgungsausfall können bei Abtrennen eines Batterieanschlusses vorliegen. Infolgedessen geht der gespeicherte Inhalt des Absolutwinkels zu diesem Zeitpunkt verloren. Da jedoch entsprechend der vorliegenden Erfindung auch in diesem Fall der gespeicherte Wert der Winkelabweichung noch vorliegt, kann der Lenkwinkel mit dieser Abweichung weiterhin korrigiert werden, so daß eine genaue Erfassung des absoluten Lenkwinkels stets möglich ist. Die wahre Bezugsposition kann bei der ersten Einstellung oder auch später erneut festgelegt werden, indem hierzu mehrere Bezugssignale verwendet werden.

Somit überwindet die Erfindung die Schwierigkeit, den Sensor so zu installieren, daß die Bezugsstellung des Sensors der tatsächlichen Bezugslenkstellung entspricht. Diese Problematik ist in der DE 37 00 876 A1 überhaupt nicht in Betracht gezogen. Die DE 34 46 248 A1 lehrt lediglich das Speichern von Abgleichvorschriften für z. B. temperaturanfällige Sensoren, wobei diese vor ihrer Fertigstellung und vor ihrem Einbau auf einem Meßprüfstand mit Abgleichschaltung angebracht werden und für eine Reihe von Meßwerten die störgrößenabhängigen Korrekturwerte ermittelt werden, die an einem dem jeweiligen Meßwert zugeordneten Speicherplatz des verwendeten PROMs gespeichert werden. Eine Kombination beider Schriften würde somit zu einem System führen, bei dem vor der Montage des Sensors entsprechende Abgleichvorschriften für Meßfehler gespeichert würden. Die Erfindung ermöglicht hingegen, in vorteilhafter Weise eine nicht exakte Installation eines Sensors nach dessen Einbau einfach festzustellen und einen entsprechenden Korrekturwert hierfür dauerhaft zu speichern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bezüglich der Ermittelung der Winkelabweichung, der Auslösung des Ermittelungsschrittes hiervon, der Bildung des Bezugswertes durch ein Mittelungsverfahren, des verwendeten Lenkwinkelsensors und des verwendeten Speichers sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit Eigenantrieb mit einer Lenkeinrichtung entsprechend den Merkmalen der Erfindung;

Fig. 2 und 3 eine seitliche Ansicht bzw. eine Ansicht der Stirnseite eines Lenkwinkelsensors mit den Merkmalen der Erfindung;

Fig. 4 eine Stirnansicht einer mit Schlitzen ausgebildeten Scheibe des in der Erfindung verwendeten Lenkwinkelsensors;

Fig. 5 einen Graphen zur erklärenden Beschrei­ bung von Detektorpositionen für eine Neutralpositions­ markierung für den Fall, daß das Lenkrad vollständig nach rechts oder links eingeschlagen wird;

Fig. 6 zeitliche Funktionsabläufe, die die Er­ zeugung von Impulsen in einem Fotounterbrecher des er­ findungsgemäß verwendeten Lenkwinkelsensors zeigen;

Fig. 7 ein Blockschaltbild, welches ein System zur Feinbestimmung des Lenkwinkels zeigt;

Fig. 8 ein Funktionsflußdiagramm, das Funktions­ schritte einer Prozedur zum anfänglichen Einstellen einer aktuellen Bezugsposition zeigt; und

Fig. 9 ein ähnliches Funktionsflußdiagramm, das die Funktionsschritte einer Prozedur zum Nachstellen einer aktuellen Bezugsposition in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen detaillierter erläutert.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen von absoluten Lenkwinkeln kann auf verschiedenste Arten von Fahrzeugen angewandt werden. Ein Beispiel für ein solches Fahrzeug ist in der Fig. 1 dargestellt. Die Fig. 1 zeigt darüber hinaus die Beziehung zwischen einem Lenkwellen­ winkelsensor oder -meßfühler 10, und weitere Komponen­ ten einer Lenkeinrichtung dieses Fahrzeugs.

Die wesentlichen Komponenten dieser weiteren Kom­ ponenten bestehen aus einem Lenkrad 20, einer Lenksäule 7, einer Fahrzeuggeschwindigkeitssensorwarnleuchte 12 (innerhalb des Armaturenbrettes), einer Hilfskraft- oder Servolenksteuereinheit 11, einem Lenkdrehkraft- oder -drehmomentsensor 13, einem Lenkgetriebegehäuse 14, einer Speicherbatterie 15, einem Motor 16, einem Motor­ relais 17 und einer Signalsteuereinheit 19 (Einstell­ schalter). Diese Komponenten sind bekannt, und daher werden sie auch nicht weiter erläutert.

Die vorliegende Erfindung wird nun bezüglich eines Ausführungsbeispiels, bei dem der Lenkwellenwinkelsensor 10 an einer Lenksäule 7 befestigt ist, näher erläutert.

Ein Lenk- oder Einschlagwinkelsensor 10, beispiels­ weise in Form eines Drehcodierers, der für die praktische Umsetzung der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt. Der Sensor 10 umfaßt eine mit Schlitzen versehene Scheibe 1 der in Fig. 4 gezeigten Art, wobei diese Scheibe auf der Lenkwelle 6 fest und koaxial bezüglich dieser Welle angebracht ist. Die Scheibe 1 ist mit einer spezifischen Anzahl von Schlitzen 2 versehen, die auf ihrem Umfang unter gleichen Winkelabständen ausgebildet sind. Zwei Fotounterbrecher 4 jeweils mit lichtemittierenden Elementen und Foto­ detektorelementen 4a und 4b sind auf der Lenkwelle an­ gebracht. Licht von jedem lichtemittierenden Element 4a tritt durch die Schlitze 2 hindurch und erreicht das entsprechende Fotodetektorelement 4b. Das Fotodetektor­ element 4b erzeugt den Schlitzen 2 entsprechende Impulse. Auf diese Weise kann durch Zählen der resultierenden Im­ pulse der Drehwinkel der Lenkwelle 6 erfaßt werden. Zur gleichen Zeit sind die jeweiligen Phasen der beiden Fotounterbrecher 4 gegeneinander versetzt. Infolgedessen werden zwei Phasen erzeugt. Aus diesem Grund werden zwei Impulszüge oder Pulsfolgen mit zueinander verschobener Phase erzeugt. Aus den beiden phasenverschobenen Impuls­ zügen kann die Drehrichtung der Lenkwelle 6 festgestellt werden. Die vorliegende Erfindung wird nun in Verbindung mit dem Zweiphasenimpulsausgangssignal eines bekannten Drehcodierers der inkrementellen Art näher erläutert.

Der Sensor 10 weist ferner eine Neutralpositions­ markierung oder -stellungsmarkierung 3 auf, die auf der Scheibe 1 angeordnet ist (Fig. 4). Auf einem feststehen­ den Teil, beispielsweise der Lenksäule 7, ist ein Foto­ unterbrecher 5 mit einem lichtemittierenden Element 5a und einem Fotodetektorelement 5b vorgesehen, um die Neutralpositionsmarkierung 3 zu erfassen. Eine Winkel­ stellung A, bei der der Fotounterbrecher 5 die Neutral­ positionsmarkierung 3 erfaßt, wird als Bezug genommen. Infolgedessen repräsentiert die Anzahl von Impulsen, die von dieser Bezugsposition oder Bezugsstellung A an ge­ zählt wird, einen Lenkwinkel der Lenkwelle 6 aus der Bezugsstellung A heraus einige Grad nach links oder nach rechts.

Jedoch entstehen Probleme bei der tatsächlichen Installation eines Drehcodierers 10 der oben erläuterten Art auf Teilen wie der Lenkwelle 6 und der Lenksäule 7. Mit anderen Worten ist es außerordentlich schwierig, den Codierer 10 mit hoher Präzision in einer solchen Weise zu installieren, daß die Bezugswinkelposition A tatsächlich exakt mit der Geradeausfahrtstellung der Vorderräder des Fahrzeugs zusammenfällt. In den meisten Fällen sind hier­ bei Fehler unvermeidlich.

Auch wenn die exakte Übereinstimmung tatsächlich bei der Installation des Drehcodierers 10 mit hoher Genauigkeit erzielt wird, so muß jedoch immer noch die Möglichkeit in Betracht gezogen werden, daß diese Übereinstimmung später verlorengeht. Dies kann z. B. bei der Einstellung einer Lenkverbindungsstange oder Spur­ stange nach Installation des Codierers 10 während des Zusammenbaus des Fahrzeugs auftreten. Bei einer solchen Einstellung kann die tatsächliche Stellung B für die Geradeausfahrt relativ zur Bezugsposition oder Bezugs­ stellung A um ΔR abweichen. Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung in der folgenden Weise ge­ löst.

Nach Abschluß des Zusammenbaus vom Fahrzeug dreht eine Bedienungsperson das Lenkrad 20. Befindet sich daraufhin das Lenkrad 20 in der tatsächlichen Geradeaus­ fahrtstellung B, so schaltet die Bedienungsperson einen Einstellschalter oder Festlegeschalter ein, der vorab mit einem Mikrocomputer innerhalb der Steuereinheit 11 verbunden worden ist. Der Mikrocomputer stellt die ak­ tuelle Geradeausfahrtstellung ansprechend auf ein Signal von diesem Einstellschalter ein und legt sie fest. Da­ nach schlägt die Bedienungsperson das Lenkrad 20 über einen Winkel von ±45° alternativ nach rechts und nach links ein. Der Mikrocomputer erfaßt während des Ein­ schlagens vom Lenkrad 20 die Bezugsposition bzw. Bezugs­ stellung A. Darüber hinaus berechnet der Mikrocomputer die Abweichung ΔR zwischen der aktuellen Geradeausfahrt­ stellung B und der Bezugsposition A (anfängliche Einstel­ lung) ansprechend auf ein Signal vom Einstellschalter. Die Abweichung ΔR weist in Abhängigkeit von der Richtung der Abweichung aus der Referenzstellung A ein Plus- oder Minuszeichen auf. Der Wert der Abweichung ΔR wird darauf­ hin in einer Speichervorrichtung gespeichert, die auch dann ihren Speicherinhalt nicht verlieren wird, wenn die Hauptspannungsversorgung beispielsweise durch eine Trennung vom Anschluß der Speicherbatterie 15 abgetrennt wird. Beispiele für solche Speichervorrichtungen sind leistungslose permanente Speicher oder Speicher mit einer sogenannten Backup-Spannungsversorgung. Anschlie­ ßend korrigiert der Mikrocomputer den Lenkwinkel, der der Impulsanzahl von der Bezugsstellung A an entspricht, um den Wert ΔR. Auf diese Weise können exakt absolute Lenkwinkelwerte erfaßt werden.

Die Referenzstellung A und der Wert der Abweichung ΔR zur Erfassung des absoluten Lenkwinkels oder Ein­ schlagwinkels werden zu Anfang in der oben beschriebenen Weise festgelegt. Anschließend werden, so wie die Impulse aus dem Drehcodierer 10 in den Mikrocomputer eingegeben werden, diese Impulse mittels eines Zählers gezählt. Die auf diese Weise gezählten Impulse bzw. der resultierende Zählwert wird daraufhin mit Hilfe des ΔR-Wertes zur Bestimmung des absoluten Lenkwinkels korrigiert. Dann wird der Vorgang der Speicherung des Ergebnisses im Speicher, der Zählung der darauffolgenden Impulse des Drehcodierers 10 und der Addition des resultierenden Impulszählwertes zum auf diese Weise gespeicherten Wert kontinuierlich fortgesetzt. Durch diesen Vorgang kann der absolute Lenkwinkel kontinuierlich so lange erfaßt werden, wie die Spannungsversorgung des Mikrocomputers nicht abgetrennt wird.

Im weiteren Verlauf kann beispielsweise bei War­ tungsarbeiten des Fahrzeugs die Spannungsversorgung (Hauptspannungsversorgung) des Mikrocomputers durch Ab­ ziehen des Speicherbatterieanschlusses abgetrennt wer­ den. Infolgedessen würde der gespeicherte Inhalt des ab­ soluten Lenkwinkels des Mikrocomputers gelöscht. Infolge­ dessen würde die Erfassung des absoluten Lenkwinkels unmöglich werden. Da jedoch entsprechend der vorliegen­ den Erfindung der Wert der Abweichung ΔR der aktuellen Geradeausstellung B in bezug auf die Bezugsstellung A in einem nicht von einer Spannungsversorgung abhängigen Speicher oder in einem Speicher mit einer Backup-Span­ nungsversorgung gespeichert ist, geht der Speicherwert nicht verloren. Somit ist sichergestellt, daß die Spei­ cherung der Abweichung ΔR auch bei Abschaltungen der Spannungsversorgung des Mikrocomputers nicht verloren­ geht. Infolgedessen wird im Fall des Verlustes des gespeicherten Werts vom absoluten Lenkwinkel in der oben beschriebenen Weise die Erfassung des absoluten Lenkwinkels allein dadurch wieder möglich, daß die Bezugsstellung A nach Wiederzuführung der Spannungs­ versorgung erneut eingestellt wird.

Im allgemeinen besteht eine maximale Anzahl von Drehungen der Lenkwelle 6 bei Einschlagen des Lenkrades in Kraftfahrzeugen zwischen zwei Drehungen und vier Drehungen. Infolgedessen erfaßt der Fotounterbrecher 5 die Neutralpositionsmarkierung 3 während eines Lenk­ vorgangs aus einer maximalen rechten Einschlaggrenze auf eine maximale linke Einschlaggrenze mit einer Gesamt­ heit von drei Punkten, nämlich der wahren Bezugsposition oder -stellung A und zusätzlichen Positionen A′ und A′′, die winkelmäßig jeweils um 360° nach links und rechts von der Position A beabstandet sind, wie in Fig. 5 angezeigt ist. Im folgenden ist die Vorgehensweise des Mikrocomputers für eine entsprechende Ermittelung der Bezugsposition A dargelegt. Abgesehen von der anfänglichen Festlegung der Bezugsposition A kann der Mikrocomputer auch den Start einer erneuten Einstellung der Bezugsposition A ansprechend auf die Betätigung eines Wiedereinstellungsschalters freigeben. Dann werden drei Positionen A′, A und A′′ beim Einschlagen des Lenkrades 20 aus der maximalen rechten Einschlaggrenze bis zur maxi­ malen linken Einschlaggrenze in einer Richtung erfaßt. Bei diesem Vorgang wird die mittlere Position unter den drei erfaßten Positionen erkannt und als Bezugsposition A festgelegt.

Die Einstellung oder Neueinstellung der Bezugsposition A wird im Mikrocomputer durchgeführt, indem die zentrale oder mitt­ lere erfaßte Position aus einer Vielzahl von in obiger Weise erfaßten Positionen ausgewählt wird. Infolgedessen ist es bei der Erfassung lediglich notwendig, das Lenk­ rad 20 in einer einzigen Lenkrichtung von einer Einschlag­ grenze bis zur anderen Einschlaggrenze zu drehen. Die Logik zum Erkennen und Einstellen vom Mikrocomputer ist ebenfalls sehr einfach. Darüber hinaus liegt die auf diese Weise neu eingestellte Bezugsposition A stets an derselben Position wie die Bezugsposition oder -stellung A bei der zuvor erwähnten anfänglichen Einstellung. Da die Abweichung ΔR in einem nicht von einer Spannungs­ quelle abhängigen Speicher oder in einem Speicher mit Backup-Spannungsversorgung gespeichert wird, ist die Absolutlenkwinkelerfassung nach der Wiedereinstellung der Bezugsposition A ähnlich wie die Erfassung nach der anfänglichen Einstellung der Bezugsposition von A sehr genau. Infolgedessen besteht keinerlei Gefahr, daß Abweichungsfehler auftreten. Die oben erläuterten Pro­ zeduren sind schematisch im Funktionsflußdiagramm der Fig. 8 und 9 angedeutet.

In der vorliegenden Erfindung kann auch jede andere Art von optischem Drehcodierer verwendet werden. Die Fotodetektoren 4b und 5b des Codierers 10 geben sinus­ förmige Ausgangsspannungen aus, wie sie in Fig. 6(a) dargestellt sind und den alternierenden Hell-Dunkel- Variationen entsprechen, die beim Rotieren der mit Schlitzen versehenen Scheibe 1 um einen Schlitzabstand oder eine Schlitzteilung auftreten. Diese sinusförmigen Ausgangsspannungen werden dann mit Hilfe einer bekannten Wellenformungsschaltung in rechteckförmige Impulse umgesetzt, die in Fig. 6(b) dargestellt sind. Dann ist es durch Zählen der Impulse mittels des Mikrocomputers möglich, den Lenkwinkel zu berechnen.

Abgesehen von dieser Anordnung zum Erfassen des Lenkwinkels aus dem Zählwert der Impulsanzahl in der oben beschriebenen Weise besteht eine alternative Mög­ lichkeit zum Erfassen des Lenkwinkels, die ein genaueres Ergebnis liefert. Diese Anordnung umfaßt einen A/D-Um­ setzer, der die Ausgangsspannung des aus der Figur er­ sichtlichen sinusförmigen Verlaufs umsetzt und den Lenkwinkel mit Hilfe eines Mikrocomputers entsprechend dem resultierenden digitalen Wert (Spannungswert) be­ rechnet. Eine solche Anordnung ist in Fig. 7 gezeigt. Darin werden die Signale des Lenkwinkelsensors, die in der gezeigten Weise phasenverschoben sind, über eine Interfaceschaltung auf den A/D-Umsetzer gegeben. Dieser ist über eine Busleitung mit einem Mikrocomputer ver­ bunden, der einen permanenten Speicher umfaßt. Der Mikrocomputer ist mit dem Einstellschalter und dem Wiedereinstellschalter verbunden.

Die vorliegende Erfindung wurde an Hand eines Aus­ führungsbeispiels mit optischem Drehcodierer erläutert. Jedoch ist die Erfindung nicht auf eine solche Anwendung beschränkt. Es können zahlreiche andere Arten von Lenk­ winkelsensoren verwendet werden, die den Lenkwinkel durch Berechnung aus analogen Ausgangssignalen bestimmen. Ein Beispiel besteht in einem magnetischen Drehcodierer, der sinusförmige Ausgangssignale entsprechend der Drehung der Lenkwelle liefert. Ein weiteres Beispiel besteht in einem Drehcodierer, der ein sägezahnförmiges Ausgangs­ signal in Abhängigkeit von der Drehung der Lenkwelle ausgibt. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch auf einen Lenkwinkelsensor anwendbar, der zumindest eine Bezugsposition bei einer Umdrehung der Lenkwelle aufweist, z. B. eine Bezugsposition, die dem Nullpunkt eines analogen Ausgangssignals entspricht.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet zahlreiche nützliche Merkmale. Das wichtigste Merkmal ergibt sich aus dem Folgenden.

Zum Erfassen des Lenkwinkels bzw. Einschlagwinkels eines Fahrzeugs wird ein Sensor, der ein digitales oder analoges Signal in Übereinstimmung mit der Drehung der Lenkwelle erzeugt und der zumindest eine Bezugsposition für jede Umdrehung der Lenkwelle umfaßt, verwendet. Aus dem Ausgangssignal des Lenkwinkelsensors bestimmt ein Mikrocomputer über eine Berechnung den Drehwinkel der Lenkwelle.

In einer solchen Lenkwinkelbestimmungseinrichtung wird die Bezugsposition oder -stellung in dem Geradeaus­ fahrzustand des Fahrzeugs oder in der Nähe hiervon als Bezugsposition A festgelegt. Gleichzeitig wird, wenn die Bezugsposition A und die tatsächliche Geradeausfahrt­ stellungsposition und die tatsächliche Position oder Stellung B der Lenkwelle für die Geradeausfahrt nicht übereinstimmen, die Abweichung ΔR zwischen diesen beiden Positionen bzw. Stellung A und B gespeichert und in einem von einer Spannungsquelle unabhängigen Speicher oder einem Speicher mit einer Backup-Spannungsversorgung gehalten. Auf diese Weise wird die anfängliche Ein­ stellung durchgeführt. Daraufhin empfängt der Mikro­ computer die Ausgangssignale vom Lenkwinkelsensor und bestimmt den Drehwinkel der Lenkwelle mit Bezug auf diese Position A. Gleichzeitig wird der auf diese Weise bestimmte Wert mit Hilfe der Abweichung ΔR korrigiert, um auf diese Weise den absoluten Lenkwinkel zu gewinnen.

Infolgedessen treten auch dann, wenn der gespei­ cherte Wert des absoluten Lenkwinkels infolge eines oben beschriebenen zeitweisen Abtrennens der Mikro­ computerspannungsversorgung verlorengeht, keine Probleme auf. Dies ist der Fall, weil der Wert der Abweichung ΔR immer noch gespeichert und gehalten wird. Infolgedessen wird lediglich die wahre Bezugsposition A aus mehreren oder einer Vielzahl von Bezugspositionen bestimmt und erneut eingestellt. Durch diesen einfachen Prozeß kann die genaue Erfassung des absoluten Lenk­ winkels wieder aufgenommen werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Erfassen eines absoluten Lenkwinkels eines an einem Fahrzeug angebrachten Lenkwinkelsensors, in welchem Verfahren der Lenkwinkelsensor ein Winkelsignal, das einen relativen Drehwinkel einer Lenkwelle des Fahrzeugs anzeigt, und ein Bezugssignal erzeugt, das eine Bezugsstellung A für eine jede Drehung der Lenkwelle darstellt, und welches Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
Ermitteln einer Winkelabweichung ΔR zwischen dem Bezugssignal und einem Winkelsignal, das zu einem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn die Lenkwelle sich in einer tatsächlichen Geradeausfahrtstellung B befindet, nachdem die Installation des Lenkwinkelsensors am Fahrzeug abgeschlossen ist, und Speichern dieser Abweichung ΔR in einem Speicher eines Rechners, wobei dieser Speicher die Abweichung auch dann hält, während der Rechner von einer Batterie abgetrennt ist;
Bestimmen eines Lenkwinkels während der Fahrt des Fahrzeugs aufgrund des vom Lenkwinkelsensor abgegebenen relativen Winkelsignals und des Bezugssignals A; und
Korrigieren des Lenkwinkels mit dieser Abweichung ΔR zur korrekten Gewinnung des absoluten Lenkwinkels ungeachtet eines Installationsfehlers des Lenkwinkelsensors beim Zusammenbau des Fahrzeugs.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ermittlungsschritt umfaßt:
Ausrichten der Lenkwelle in die tatsächliche Geradeausfahrtstellung B;
Eingeben des vom Lenkwinkelsensor, während sich die Lenkwelle in dieser tatsächlichen Geradeausfahrtstellung befindet, ausgegebenen Signals;
Drehen der Lenkwelle alternativ in beide Drehrichtungen;
Eingeben des während dieser Drehung der Lenkwelle vom Lenkwinkelsensor gelieferten Bezugssignals;
Berechnen der Winkelabweichung ΔR zwischen dem eingegebenen Winkelsignal und diesem Bezugssignal; und
Speichern der Winkelabweichung im Speicher.

3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch die Einschaltung eines manuellen Schalters zur Erzeugung eines Schaltsignals nach dem Ausrichtungsschritt, wobei das Winkelsignal der tatsächlichen Geradeausfahrtstellung im Ermittlungsschritt ansprechend auf dieses Schaltsignal erfaßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemittelter Bezugswert ermittelt wird durch:
Drehen der Lenkwelle aus einem Drehanschlag bis zum anderen Drehanschlag der Lenkwelle;
Erfassen mehrerer Meßwerte, die vom Lenkwinkelsensor während dieses Einschlagvorgangs ausgegeben werden; und
Bestimmen eines mittleren Bezugssignals aus den erfaßten Meßwerten als ein gültiges der Geradeausfahrtstellung entsprechendes Bezugssignal.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lenkwinkelsensor ein optischer Drehcodierer verwendet wird, der eine mit Schlitzen versehene Scheibe, die koaxial an der Lenkwelle fixiert ist und eine auf ihr angeordnete Bezugsposition umfaßt, und einen Fotounterbrecher aufweist, der feststehend auf einer Lenksäule des Fahrzeugs gegenüberliegend der mit Schlitzen versehenen Scheibe angebracht ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lenkwinkelsensor ein magnetischer Drehcodierer verwendet wird, der entsprechend der Rotation der Lenkwelle ein sinusförmiges Ausgangssignal erzeugt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lenkwinkelsensor ein Drehcodierer verwendet wird, der entsprechend der Rotation der Lenkwelle ein sägezahnförmiges Ausgangssignal erzeugt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicher ein Permanentspeicher verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicher ein Speicher mit einer Backup-Spannungsversorgung verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte: Ermitteln der Bezugsposition, nachdem der Rechner wieder an eine Batterie angeschlossen ist, durch Selektion eines mittleren Bezugssignals aus mehreren Bezugssignalen, die während des Lenkens aus einem Lenkanschlag bis zum anderen Lenkanschlag vom Lenkwinkelsensor erfaßt werden.