EP1583974A1 - Method for operating a sensor and estimating device for carrying out said method - Google Patents

Method for operating a sensor and estimating device for carrying out said method

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Publication number
EP1583974A1
EP1583974A1 EP03770937A EP03770937A EP1583974A1 EP 1583974 A1 EP1583974 A1 EP 1583974A1 EP 03770937 A EP03770937 A EP 03770937A EP 03770937 A EP03770937 A EP 03770937A EP 1583974 A1 EP1583974 A1 EP 1583974A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
signal
output signal
sensor output
signals
Prior art date
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Ceased
Application number
EP03770937A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Mario Engelmann
Wolfgang Fey
Frank Kurz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP1583974A1 publication Critical patent/EP1583974A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • G01P21/02—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/489—Digital circuits therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a sensor, in particular a wheel speed sensor, which transmits sensor output signals to an electronic evaluation device. It also relates to an electronic evaluation device for an assigned sensor for performing the method.
  • a measurement value pickup is usually provided, which can be provided, for example, with a magnetostatically sensitive element with a permanent magnet.
  • the transducer interacts with a suitable encoder or transducer that executes the movement to be detected.
  • the sensor element responds, for example, to a change in the magnetic flux density or the field vector caused by the movement of the encoder to be detected, the output signal of the sensor element being fed to a modulator, which usually generates a periodic sensor voltage or a periodic sensor current, the frequency of which is determined by the speed of movement is determined.
  • Active sensors of this type are becoming increasingly widespread in motor vehicle technology, for example in driving stability or in motor vehicle brake regulation, in particular as wheel speed sensors. Particularly in connection with possible applications in safety-relevant areas, such as, for example, brake control in a motor vehicle, particularly high reliability of the output signals supplied by the sensors is of particular importance.
  • an input circuit of a brake control device for a wheel speed sensor is known, with which the signal of a 2-level or 3-level sensor is processed.
  • the known circuit prepares the current signal of a wheel speed sensor for the brake control unit, so that transmission interference is largely eliminated.
  • the signal is filtered to avoid misinterpretation of the signal due to short-term signal interference.
  • the pulse signal of the active sensor is checked with threshold values, as shown in FIG. 1. If the signal exceeds or falls below the predetermined thresholds, the sensor signal is rejected and an error signal is generated.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned above, with which a particularly high reliability in the evaluation of the sensor output signals and thus a particularly high level of operational safety can be achieved.
  • an evaluation device that is particularly suitable for carrying out the method is to be specified.
  • the evaluation device and the circuit arrangement provided for this purpose serve in particular to improve the circuit arrangement known from WO 00/22441, so that reference is made to the above-mentioned document with regard to the other components of the circuit which are not explicitly explained below.
  • the stated object is achieved according to the invention in that the temporal behavior of a characteristic sensor signal is monitored and compared with an expected temporal behavior, wherein if the determined temporal behavior deviates from more than a predefinable tolerance threshold, a malfunction of the sensor is concluded becomes.
  • the invention is based on the consideration that particularly high operational safety and particularly high reliability in evaluating the output signals provided by the sensor can be achieved in particular by consistently suppressing possible sources of error when evaluating the sensor signals.
  • sources of error should therefore be suppressed consistently, which could arise over a longer period of time if the sensor is used for a long time, for example in a motor vehicle .
  • Such sources of error include, in particular, electrical resistances which are added when the respective sensor is connected to the assigned evaluation unit, which could systematically falsify the sensor signal supplied to the evaluation unit over time.
  • Such electrical resistances that set in over time can result in additional serial resistances as a result of deteriorating contacting of the sensor, for example due to corrosion or resistances connected in parallel on the signal side, through parasitic current paths to other plug contacts or insulation problems that arise in the plug housing.
  • the sensor should be continuously monitored with regard to its connection to the evaluation unit and checked for proper functionality.
  • additional resistances which may distort the sensor signals, develop comparatively slowly in terms of time.
  • a particularly suitable criterion for the detection of such error sources is the time monitoring of characteristic sensor output signals. If a deviation of the characteristic sensor output signal from an expected signal value is determined, it can be concluded that the sensor has malfunctioned, so that consideration of the output signals supplied by the sensor for further evaluation can be suppressed in good time.
  • a longer-term signal deterioration is considered, which can occur e.g. B. results from series or parallel resistors.
  • a particularly simple and therefore cost-effective solution for this evaluation is to consider the time required to exceed or fall below two threshold values with a defined distance. 1, which is, for example, about 10 mA, is split into two thresholds 1 'and 3 (FIG. 2), the new thresholds in particular slightly above or slightly below the previously used threshold, e.g. B. at 9.3 mA and 10.7 A, are arranged.
  • the procedure can be expanded and refined by introducing additional thresholds. In this case, the system availability increases.
  • An output signal directly supplied by the sensor such as, for example, the amplitude of an output voltage or an output current, can be considered as a characteristic sensor output signal, the possible change over time of which is monitored.
  • the characteristic sensor output signal used for monitoring in particular in the event that a sensor output signal is present in the form of pulse signals, such as, for example, square-wave signals or sinusoidal signals, it is also advantageously possible to monitor the so-called edge steepness of the sensor output signal and with regard to a still tolerable deviation from an expected value be checked.
  • the slope of the rising and / or falling edge can be evaluated.
  • the rising edge can preferably be monitored by concluding that the sensor is malfunctioning if the sensor output signal does not exceed a predetermined threshold value for the duration of a normal pulse.
  • a malfunction of the sensor is preferably concluded if the sensor output signal does not fall below a predetermined threshold value for the duration of an ordinary pulse.
  • the characteristic sensor signal is therefore an edge time in these cases. This is based on the knowledge that a falsification of the sensor output signals due to the occurrence of the serial or parallel resistances mentioned can, in particular, be reflected in comparatively flat edge profiles, so that starting from the start of the Impulse the respective intended threshold value is reached later than intended.
  • the time is preferably determined using a signal filter.
  • a sensor output signal is only further processed in the electronic evaluation unit if it is considered to be permissible within a predetermined standard range or within an expected range Value range.
  • the sensor is advantageously a wheel speed sensor of a motor vehicle, the sensor preferably being designed as a 3-level sensor.
  • the above-mentioned object is achieved with a sensor signal input, which is followed by a number of comparators, which in turn are connected on the output side to an evaluation logic, with an error reporting module being connected to the evaluation logic.
  • the evaluation logic is preferably designed in such a way that if the temporal behavior of a characteristic sensor signal deviates from an expected temporal behavior of more than a predefinable tolerance threshold, a malfunction of the sensor is concluded.
  • the evaluation logic is preferably connected to a microprocessor system for controlling a motor vehicle brake controller.
  • the circuit arrangement consists of an n-bit A / D converter, in particular with subsequent digital filtering and evaluation. Digital filtering enables the suppression of interfering signal components that would otherwise trigger an error in an undesirable manner.
  • a first-order digital low-pass filter is particularly preferably used in the circuit arrangement according to the invention, which represents a particularly cost-effective solution.
  • the signal quality can preferably be further improved by an additional RS latch in the signal path which is fed to the brake control device.
  • a further possibility of achieving the goal according to the invention is, in principle, to implement signal tracking with an analog / digital converter with a corresponding circuit arrangement.
  • a circuit arrangement would be considerably more complex than the circuit arrangement with analog signal tracking preferred according to the invention.
  • the circuit arrangement according to the invention is particularly simple compared to other conceivable circuit arrangements for eliminating malfunctions in sensor transmission. For example, no flip-flops are required in the signal path.
  • a sensor input circuit such as, for. B. is described in the input WO 00/22441, expanded, an existing digital filter can be used particularly advantageously.
  • An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing. In it show:
  • FIG. 1 shows a diagram with signal detection thresholds, as are present in a circuit arrangement known per se,
  • Fig. 3 shows an example of a circuit arrangement according to the invention.
  • the signal of a wheel speed sensor is evaluated by means of comparators, in which it is checked whether the signal is within a defined working range. If the sensor signal 2 is above threshold 1, an error signal is not yet generated; rather, this only happens when sensor signal 2 exceeds threshold 1 '. If the signal 2 'is below threshold 1 ", an error signal is also generated. As a result, it is recognized whether the input currents are too small or too large. In order not to arbitrarily report an error due to the given tolerances of the sensor and the processing electronics, the error detection thresholds are set at a sufficient distance from the typical output currents of the sensor.
  • the evaluation circuit is therefore insensitive to small disturbances at the input. However, there are also gray areas in which no error is displayed and a correct one Signal processing is no longer ensured. In an unfavorable case, it can happen that the system incorrectly detects a driving situation with wheel slip, and therefore ABS control is carried out. A corresponding situation arises, for example, when the sensor signal deteriorates to such an extent that the vehicle falls below threshold 1. In this case, no more impulse is transmitted, which corresponds to a stationary wheel (slip).
  • FIG. 3 an additional threshold 3 is provided in addition to the already existing threshold 1 ′ shown in FIG. 2.
  • Fig. 2 shows the corresponding circuit arrangement.
  • Signal 4 is the analog sensor signal that is present at the input of the brake control unit.
  • Current signal 4 is converted by current mirror 12 into a voltage signal which is fed to comparators 13 and 14 on the input side. The applied signal is then compared with two reference voltages. The outputs of the comparators are connected to two inputs of logic 7.
  • the circuit according to the invention is integrated in a chip of the brake control device.
  • Signal 5 is a digital signal which is present at output 6 of logic 7.
  • Signal 8 is present at output 10 of the logic and is supplied to digital filter 11.
  • Logic 7 is designed such that a signal pattern corresponding to signal 8 is generated as a function of the threshold crossing of signal 4 with respect to thresholds 1 'and 3.
  • Signal 9 is output at the output of the digital filter 11.
  • a high level of signal 9 corresponds to an error in the sensor signal.
  • the circuit uses the filter to determine the time it takes to pass the two thresholds. In the normal operating range, this time is determined by the slope of the sensor current edges. If this time is longer than a specified limit, an error in the sensor signal was detected. With the developed circuit - before the wheel signal is incorrectly evaluated - an error or the deterioration of the sensor signal is displayed.

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Abstract

The invention relates to a method for operating a sensor, in particular a wheel speed sensor which transmits the output signals thereof to an electronic estimating device. The aim of said invention is to produce a sensor which is constructed in such a way that it is reliable and secured against major errors during the evaluation of the signals (2, 2') thereof. For this purpose, the temporal behaviour of one signal (2, 2') of the sensor is supervised and compared with an expected temporal behaviour. The deviation which is higher than the permissible error between the real temporal behaviour and the expected behaviour makes it possible to make a conclusion with respect to the functional disorder of the sensor.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Sensors und Aus erteeinrich- tung zur Durchführung des VerfahrensMethod for operating a sensor and equipment for carrying out the method
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors, insbesondere eines Raddrehzahlsensors, der Sensorausgangssignale an eine elektronische Auswerteeinrichtung übermittelt. Sie betrifft weiterhin eine elektronische Auswerteeinrichtung für einen zugeordneten Sensor zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a sensor, in particular a wheel speed sensor, which transmits sensor output signals to an electronic evaluation device. It also relates to an electronic evaluation device for an assigned sensor for performing the method.
Bei aktiven Bewegungssensoren ist üblicherweise ein Messwertaufnehmer vorgesehen, der beispielsweise mit einem magnetostatisch empfindlichen Element mit einem Permanentmagneten versehen sein kann. Der Messwertaufnehmer wirkt dabei mit einem geeigneten die zu erfassende Bewegung ausführenden Encoder oder Messwertgeber zusammen. Das Sensorelement spricht dabei beispielsweise auf eine durch die zu erfassende Bewegung des Encoders hervorgerufene Änderung der magnetischen Flussdichte oder des Feldvektors an, wobei das Ausgangssignal des Sensorelements einem Modulator zugeführt wird, der üblicherweise eine periodische Sensorspannung oder einen periodischen Sensorstrom erzeugt, dessen Frequenz durch die Bewegungsgeschwindigkeit bestimmt wird.In the case of active motion sensors, a measurement value pickup is usually provided, which can be provided, for example, with a magnetostatically sensitive element with a permanent magnet. The transducer interacts with a suitable encoder or transducer that executes the movement to be detected. The sensor element responds, for example, to a change in the magnetic flux density or the field vector caused by the movement of the encoder to be detected, the output signal of the sensor element being fed to a modulator, which usually generates a periodic sensor voltage or a periodic sensor current, the frequency of which is determined by the speed of movement is determined.
Derartige aktive Sensoren finden gerade in der Kraftfahrzeugtechnik, beispielsweise in Fahrstabilitäts- oder in einer Kraftfahrzeugbremsenregulierung, insbesondere als Raddrehzahlsensoren, steigende Verbreitung. Gerade in Verbindung mit möglichen Anwendungen in sicherheitsrelevanten Bereichen, wie beispielsweise bei der Bremsensteuerung in einem Kraftfahrzeug, ist eine besonders hohe Zuverlässigkeit der von den Sensoren gelieferten Ausgangssignale von besonderer Bedeutung. Aus der WO 00/22441 ist eine Eingangsschaltung eines Bremsensteuergerätes für einen Raddrehzahlsensor bekannt, mit der das Signal eines 2-Level- oder 3-Level-Sensors verarbeitet wird. Die bekannte Schaltung bereitet das Stromsignal eines Raddrehzahlsensors für das Bremsensteuergerät auf, so dass Übertragungsstörungen weitestgehend eliminiert werden. Zur Vermeidung von Fehlinterpretationen des Signals aufgrund kurzzeitiger Signalstörungen wird das Signal gefiltert. Zur Vermeidung von Problemen aufgrund länger anhaltender Übertragungsstörungen (Sensorausfall, Kurzschlüsse, Übergangswiderstände etc.) wird das Impulssignal des aktiven Sensors mit Schwellenwerten überprüft, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind. Über- bzw. unterschreitet das Signal die vorgegebenen Schwellen, wird das Sensorsignal verworfen und ein Fehlersignal erzeugt.Active sensors of this type are becoming increasingly widespread in motor vehicle technology, for example in driving stability or in motor vehicle brake regulation, in particular as wheel speed sensors. Particularly in connection with possible applications in safety-relevant areas, such as, for example, brake control in a motor vehicle, particularly high reliability of the output signals supplied by the sensors is of particular importance. From WO 00/22441 an input circuit of a brake control device for a wheel speed sensor is known, with which the signal of a 2-level or 3-level sensor is processed. The known circuit prepares the current signal of a wheel speed sensor for the brake control unit, so that transmission interference is largely eliminated. The signal is filtered to avoid misinterpretation of the signal due to short-term signal interference. In order to avoid problems due to prolonged transmission disturbances (sensor failure, short circuits, contact resistances, etc.), the pulse signal of the active sensor is checked with threshold values, as shown in FIG. 1. If the signal exceeds or falls below the predetermined thresholds, the sensor signal is rejected and an error signal is generated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben genannten Art anzugeben, mit dem eine besonders hohe Zuverlässigkeit bei der Auswertung der Sensorausgangssignale und somit eine besonders hohe betriebliche Sicherheit erreichbar ist. Zudem soll eine für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Auswerteeinrichtung angegeben werden.The invention has for its object to provide a method of the type mentioned above, with which a particularly high reliability in the evaluation of the sensor output signals and thus a particularly high level of operational safety can be achieved. In addition, an evaluation device that is particularly suitable for carrying out the method is to be specified.
Die Auswerteeinrichtung und die für diese vorgesehene Schaltungsanordnung dient insbesondere zur Verbesserung der aus der WO 00/22441 bekannten Schaltungsanordnung, so dass hinsichtlich der übrigen, im Folgenden nicht ausdrücklich erläuterten Bestandteile der Schaltung auf die vorstehend genannte Druckschrift verwiesen wird. Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das zeitliche Verhalten eines charakteristischen Sensorsignals überwacht und mit einem erwarteten zeitlichen Verhalten verglichen wird, wobei bei einer Abweichung des ermittelten vom erwarteten zeitlichen Verhalten von mehr als einer vorgebbaren Toleranzschwelle auf eine Funktionsstörung des Sensors geschlossen wird.The evaluation device and the circuit arrangement provided for this purpose serve in particular to improve the circuit arrangement known from WO 00/22441, so that reference is made to the above-mentioned document with regard to the other components of the circuit which are not explicitly explained below. With regard to the method, the stated object is achieved according to the invention in that the temporal behavior of a characteristic sensor signal is monitored and compared with an expected temporal behavior, wherein if the determined temporal behavior deviates from more than a predefinable tolerance threshold, a malfunction of the sensor is concluded becomes.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine besonders hohe betriebliche Sicherheit und eine besonders hohe Zuverlässigkeit bei der Auswertung der vom Sensor bereitgestellten Ausgangssignale insbesondere dadurch erreichbar ist, dass mögliche Fehlerquellen bei der Auswertung der Sensorsignale konsequent unterdrückt werden. Zusätzlich oder alternativ zu den durch das System nach der Druckschrift WO 00/22441 unterdrückten kurzzeitigen Signalstörungen oder Übertragungsstörungen sollten daher auch Fehlerquellen konsequent unterdrückt werden, die sich bei einem lang anhaltenden Einsatz des Sensors, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, über einen längeren Zeitraum hinweg einstellen könnten. Als derartige Fehlerquellen kommen insbesondere bei der Verbindung des jeweiligen Sensors mit der zugeordneten Auswerteeinheit hinzukommende elektrische Widerstände in Betracht, die mit der Zeit das der Auswerteeinheit zugeführte Sensorsignal systematisch verfälschen könnten. Derartige, sich mit der Zeit einstellende elektrische Widerstände können hinzutretende serielle Widerstände infolge einer sich verschlechternden Kontaktierung des Sensors beispielsweise durch Korrosion oder signalseitig parallel geschaltete Widerstände durch sich bildende parasitäre Strompfade zu anderen Steckerkontakten oder sich einstellende Isolationsprobleme im Steckergehäuse auftreten. Um die durch derartige zusätzlich auftretende elektrische Widerstände denkbare Ver- fälschung der Sensorausgangssignale konsequent zu vermeiden, sollte der Sensor hinsichtlich seiner Anbindung an die Auswerteeinheit kontinuierlich überwacht und auf seine ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit hin überprüft werden. Wie sich herausgestellt hat, bilden sich derartige, die Sensorsignale möglicherweise verfälschende zusätzliche Widerstände in zeitlicher Hinsicht vergleichsweise langsam aus. Ein besonders geeignetes Kriterium für die Erkennung derartiger sich einstellender Fehlerquellen ist somit die zeitliche Überwachung von charakteristischen Sensorausgangssignalen. Falls dabei eine Abweichung des charakteristischen Sensorausgangssignals von einem erwarteten Signalwert festgestellt wird, so kann auf eine eingetretene Fehlfunktion des Sensors geschlossen werden, so dass eine Berücksichtigung der vom Sensor gelieferten Ausgangssignale für die weitere Auswertung rechtzeitig unterdrückt werden kann.The invention is based on the consideration that particularly high operational safety and particularly high reliability in evaluating the output signals provided by the sensor can be achieved in particular by consistently suppressing possible sources of error when evaluating the sensor signals. In addition or as an alternative to the short-term signal disturbances or transmission disturbances suppressed by the system according to document WO 00/22441, sources of error should therefore be suppressed consistently, which could arise over a longer period of time if the sensor is used for a long time, for example in a motor vehicle , Such sources of error include, in particular, electrical resistances which are added when the respective sensor is connected to the assigned evaluation unit, which could systematically falsify the sensor signal supplied to the evaluation unit over time. Such electrical resistances that set in over time can result in additional serial resistances as a result of deteriorating contacting of the sensor, for example due to corrosion or resistances connected in parallel on the signal side, through parasitic current paths to other plug contacts or insulation problems that arise in the plug housing. To avoid the conceivable losses caused by such additional electrical resistances To consistently avoid falsification of the sensor output signals, the sensor should be continuously monitored with regard to its connection to the evaluation unit and checked for proper functionality. As has been found, such additional resistances, which may distort the sensor signals, develop comparatively slowly in terms of time. A particularly suitable criterion for the detection of such error sources is the time monitoring of characteristic sensor output signals. If a deviation of the characteristic sensor output signal from an expected signal value is determined, it can be concluded that the sensor has malfunctioned, so that consideration of the output signals supplied by the sensor for further evaluation can be suppressed in good time.
Mit anderen Worten: Es wird ausgehend von einem fehlerfreien Signal eine längerfristige Signalverschlechterung betrachtet, welche sich z. B. durch Serien- oder Parallelwiderstände ergibt. Eine besonders einfache und damit kostengünstige Lösung für diese Auswertung besteht darin, die Zeit zu betrachten, die benötigt wird, um zwei Schwellwerte mit definiertem Abstand zu über- oder unterschreiten. Bevorzugt wird die in der an sich bekannten Schaltungsanordnung vorhandene Schwelle 1 in Fig. 1, welche beispielsweise bei etwa 10 mA liegt, in zwei Schwellen 1' und 3 (Fig. 2) aufgespaltet, wobei die neuen Schwellen insbesondere leicht oberhalb bzw. leicht unterhalb der vorher verwendeten Schwelle, z. B. bei 9,3 mA und 10,7 A, angeordnet werden. Durch Einführung von weiteren Schwellen kann das Verfahren erweitert und verfeinert werden. Die Systemverfügbarkeit erhöht sich in diesem Fall.In other words: Starting from an error-free signal, a longer-term signal deterioration is considered, which can occur e.g. B. results from series or parallel resistors. A particularly simple and therefore cost-effective solution for this evaluation is to consider the time required to exceed or fall below two threshold values with a defined distance. 1, which is, for example, about 10 mA, is split into two thresholds 1 'and 3 (FIG. 2), the new thresholds in particular slightly above or slightly below the previously used threshold, e.g. B. at 9.3 mA and 10.7 A, are arranged. The procedure can be expanded and refined by introducing additional thresholds. In this case, the system availability increases.
Als charakteristisches Sensorausgangssignal, dessen mögliche zeitliche Veränderung überwacht wird, kommt beispielsweise ein vom Sensor unmittelbar geliefertes Ausgangssignal, wie beispielsweise die Amplitude einer Ausgangsspannung oder eines Ausgangsstroms, in Betracht. Alternativ kann als zur Überwachung herangezogenes charakteristisches Sensorausgangssignal insbesondere für den Fall, dass ein Sensorausgangssignal in Form von Impulssignalen, wie beispielsweise Rechtecksignalen oder Sinussignalen, vorliegt, aber auch vorteilhafterweise die so genannte Flankensteilheit des Sensorausgangssignals überwacht und im Hinblick auf eine noch tolerierbare Abweichung von einem Erwartungswert hin überprüft werden. Dabei kann die Auswertung der Steilheit der ansteigenden und/oder der abfallenden Flanke vorgesehen sein. Die Überwachung der ansteigenden Flanke kann dabei vorzugsweise erfolgen, indem auf eine Funktionsstörung des Sensors geschlossen wird, wenn das Sensorausgangssignal während der Dauer eines gewöhnlichen Impulses einen vorgegebenen Schwellwert nicht überschreitet. Im Fall der Überwachung der abfallenden Flanke wird hingegen vorzugsweise auf eine Funktionsstörung des Sensors geschlossen, wenn das Sensorausgangssignal während der Dauer eines gewöhnlichen Impulses einen vorgegebenen Schwellwert nicht unterschreitet. Das charakteristische Sensorsignal ist in diesen Fällen somit eine Flankenzeit. Dabei liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Verfälschung der Sensorausgangssignale durch das Auftreten der genannten seriellen oder parallelen Widerstände sich insbesondere in vergleichsweise flachen Flankenverläufen niederschlagen kann, so dass ausgehend vom Beginn des Impulses der jeweils vorgesehene Schwellwert später erreicht wird als vorgesehen. Die Zeit wird dabei vorzugsweise mittels eines Signalfilters bestimmt.An output signal directly supplied by the sensor, such as, for example, the amplitude of an output voltage or an output current, can be considered as a characteristic sensor output signal, the possible change over time of which is monitored. Alternatively, as the characteristic sensor output signal used for monitoring, in particular in the event that a sensor output signal is present in the form of pulse signals, such as, for example, square-wave signals or sinusoidal signals, it is also advantageously possible to monitor the so-called edge steepness of the sensor output signal and with regard to a still tolerable deviation from an expected value be checked. The slope of the rising and / or falling edge can be evaluated. The rising edge can preferably be monitored by concluding that the sensor is malfunctioning if the sensor output signal does not exceed a predetermined threshold value for the duration of a normal pulse. In the case of monitoring the falling edge, on the other hand, a malfunction of the sensor is preferably concluded if the sensor output signal does not fall below a predetermined threshold value for the duration of an ordinary pulse. The characteristic sensor signal is therefore an edge time in these cases. This is based on the knowledge that a falsification of the sensor output signals due to the occurrence of the serial or parallel resistances mentioned can, in particular, be reflected in comparatively flat edge profiles, so that starting from the start of the Impulse the respective intended threshold value is reached later than intended. The time is preferably determined using a signal filter.
Vorteilhafterweise ist zusätzlich zur Überwachung des charakteristischen Sensorsignals zur weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit bei der Auswertung der Sensorausgangssignale in der Art einer Plausibilitätskontrolle vorgesehen, dass ein Sensorausgangssignal in der elektronischen Auswerteeinheit nur dann weiterverarbeitet wird, wenn es innerhalb eines vorgegebenen Normbereichs oder innerhalb eines erwartungsgemäß als zulässig erachteten Wertebereichs liegt.In addition to monitoring the characteristic sensor signal to further increase the reliability when evaluating the sensor output signals in the manner of a plausibility check, it is advantageously provided that a sensor output signal is only further processed in the electronic evaluation unit if it is considered to be permissible within a predetermined standard range or within an expected range Value range.
Vorteilhafterweise handelt es sich beim Sensor um einen Raddrehzahlsensor eines Kraftfahrzeugs, wobei der Sensor vorzugsweise als 3-Level-Sensor ausgestaltet ist.The sensor is advantageously a wheel speed sensor of a motor vehicle, the sensor preferably being designed as a 3-level sensor.
Bezüglich der Auswerteeinrichtung für einen zugeordneten Sensor wird die genannte Aufgabe gelöst mit einem Sensorsignaleingang, dem eine Anzahl von Komparatoren nachgeschaltet ist, die ihrerseits ausgangsseitig mit einer Auswertelogik verbunden sind, wobei an die Auswertelogik ein Fehlermeldebaustein angeschlossen ist. Die Auswertelogik ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass beim Abweichen des zeitlichen Verhaltens eines charakteristischen Sensorsignals von einem erwarteten zeitlichen Verhalten von mehr als einer vorgebbaren Toleranzschwelle auf eine Funktionsstörung des Sensors geschlossen wird.With regard to the evaluation device for an assigned sensor, the above-mentioned object is achieved with a sensor signal input, which is followed by a number of comparators, which in turn are connected on the output side to an evaluation logic, with an error reporting module being connected to the evaluation logic. The evaluation logic is preferably designed in such a way that if the temporal behavior of a characteristic sensor signal deviates from an expected temporal behavior of more than a predefinable tolerance threshold, a malfunction of the sensor is concluded.
Vorzugsweise ist die Auswertelogik ausgangsseitig mit einem Mikroprozessorsystem zur Steuerung eines Kraftfahrzeugbremsenreglers verbunden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Schaltungsanordnung aus einem n-bit A/D- Wandler, insbesondere mit nachfolgender digitaler Filterung und Auswertung. Die digitale Filterung ermöglicht eine Unterdrückung von störenden Signalanteilen, die sonst in unerwünschter Weise einen Fehler auslösen würden.On the output side, the evaluation logic is preferably connected to a microprocessor system for controlling a motor vehicle brake controller. According to a further preferred embodiment of the invention, the circuit arrangement consists of an n-bit A / D converter, in particular with subsequent digital filtering and evaluation. Digital filtering enables the suppression of interfering signal components that would otherwise trigger an error in an undesirable manner.
Besonders bevorzugt wird in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ein digitaler Tiefpass 1. Ordnung eingesetzt, welcher eine besonders kostengünstige Lösung darstellt.A first-order digital low-pass filter is particularly preferably used in the circuit arrangement according to the invention, which represents a particularly cost-effective solution.
Durch ein zusätzliches RS-Latch in dem Signalpfad, welcher dem Bremsensteuergerät zugeführt wird, kann die Signalqualität vorzugsweise noch weiter verbessert werden.The signal quality can preferably be further improved by an additional RS latch in the signal path which is fed to the brake control device.
Eine weitere Möglichkeit, das erfindungsgemäße Ziel zu erreichen, besteht prinzipiell darin, eine Signalnachführung mit einem Analog/Digital-Wandler mit einer entsprechenden Schaltungsanordnung zu realisieren. Eine derartige Schaltungsanordnung wäre jedoch erheblich aufwendiger als die erfindungsgemäß bevorzugte Schaltungsanordnung mit analoger Signalnachführung .A further possibility of achieving the goal according to the invention is, in principle, to implement signal tracking with an analog / digital converter with a corresponding circuit arrangement. However, such a circuit arrangement would be considerably more complex than the circuit arrangement with analog signal tracking preferred according to the invention.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich gegenüber anderen denkbaren Schaltungsanordnungen zur Beseitigung von Funktionsstörungen bei der Sensorübertragung durch eine besondere Einfachheit aus. So werden beispielsweise keine Flip-Flops im Signalpfad benötigt. Wird mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eine Sensoreingangsschaltung, wie sie z. B. in der Eingangs angeführten WO 00/22441 beschrieben ist, erweitert, kann besonders vorteilhaft ein bereits vorhandenes digitales Filter mitbenutzt werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:The circuit arrangement according to the invention is particularly simple compared to other conceivable circuit arrangements for eliminating malfunctions in sensor transmission. For example, no flip-flops are required in the signal path. With the circuit arrangement according to the invention, a sensor input circuit such as, for. B. is described in the input WO 00/22441, expanded, an existing digital filter can be used particularly advantageously. An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing. In it show:
Fig. 1 ein Diagramm mit Signalerkennungsschwellen, wie sie in einer an sich bekannten Schaltungsanordnung vorhanden sind,1 shows a diagram with signal detection thresholds, as are present in a circuit arrangement known per se,
Fig. 2 ein Diagramm, welches die Schwellenwerte nach der Erfindung und die erfindungsgemäße Auswertelogik mit anschließender Filterung erläutert, und2 shows a diagram which explains the threshold values according to the invention and the evaluation logic according to the invention with subsequent filtering, and
Fig. 3 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.Fig. 3 shows an example of a circuit arrangement according to the invention.
Durch die in Fig. 1 dargestellten Schwellen der an sich bekannten Schaltungsanordnung wird mittels Komparatoren das Signal eines Raddrehzahlsensors ausgewertet, in dem geprüft wird, ob sich das Signal innerhalb eines festgelegten Arbeitsbereiches befindet. Befindet sich das Sensorsignal 2 oberhalb von Schwelle 1, wird noch kein Fehlersignal erzeugt, dies geschieht vielmehr erst, wenn das Sensorsignal 2 die Schwelle 1' übersteigt. Wenn sich das Signal 2' unterhalb von Schwelle 1" befindet, wird ebenfalls ein Fehlersignal erzeugt. Demzufolge wird erkannt, ob die Eingangsströme zu klein oder zu groß werden. Um durch die gegebenen Toleranzen des Sensors und der Verarbeitungselektronik nicht willkürlich einen Fehler zu melden, werden die Fehlererkennungsschwellen in ausreichendem Abstand zu den typischen Ausgangströmen des Sensors gelegt.Through the thresholds of the circuit arrangement known per se shown in FIG. 1, the signal of a wheel speed sensor is evaluated by means of comparators, in which it is checked whether the signal is within a defined working range. If the sensor signal 2 is above threshold 1, an error signal is not yet generated; rather, this only happens when sensor signal 2 exceeds threshold 1 '. If the signal 2 'is below threshold 1 ", an error signal is also generated. As a result, it is recognized whether the input currents are too small or too large. In order not to arbitrarily report an error due to the given tolerances of the sensor and the processing electronics, the error detection thresholds are set at a sufficient distance from the typical output currents of the sensor.
Die Auswerteschaltung ist damit unempfindlich für kleine Störungen am Eingang. Damit existieren aber auch Graubereiche, in denen kein Fehler angezeigt wird und eine korrekte Signalverarbeitung nicht mehr sichergestellt ist. Im einem ungünstigen Fall kann es vorkommen, dass vom System fälschlich eine Fahrsituation mit einem Radschlupf erkannt wird, und deshalb eine ABS-Regelung durchgeführt wird. Eine entsprechende Situation entsteht beispielsweise dann, wenn sich das Sensorsignal während der Fahrt so weit verschlechtert, dass Schwelle 1 unterschritten wird. In diesem Fall wird kein Impuls mehr weitergeleitet, was einem stehenden Rad (Schlupf) entspricht.The evaluation circuit is therefore insensitive to small disturbances at the input. However, there are also gray areas in which no error is displayed and a correct one Signal processing is no longer ensured. In an unfavorable case, it can happen that the system incorrectly detects a driving situation with wheel slip, and therefore ABS control is carried out. A corresponding situation arises, for example, when the sensor signal deteriorates to such an extent that the vehicle falls below threshold 1. In this case, no more impulse is transmitted, which corresponds to a stationary wheel (slip).
In Fig. 3 ist eine zusätzliche Schwelle 3 zu der in Fig. 2 dargestellten, bereits vorhandenen Schwelle 1', vorgesehen. Fig. 2 zeigt die entsprechende Schaltungsanordnung. Signal 4 ist das analoge Sensorsignal, welches am Eingang des Bremsensteuergerätes anliegt. Stromsignal 4 wird durch Stromspiegel 12 in ein Spannungssignal umgewandelt, welches Kom- paratoren 13 und 14 eingangsseitig zugeführt ist. Das anliegende Signal wird dann mit zwei Referenzspannungen verglichen. Die Ausgänge der Komparatoren sind mit zwei Eingängen von Logik 7 verbunden. Die erfindungsgemäße Schaltung ist in einen Chip des Bremsensteuergerätes integriert. Signal 5 ist ein Digitalsignal, welches an Ausgang 6 von Logik 7 anliegt. Signal 8 liegt an Ausgang 10 der Logik an und wird Digitalfilter 11 zugeführt. Logik 7 ist so ausgeführt, dass in Abhängigkeit der Schwellenüberschreitung des Signals 4 bezüglich der Schwellen 1' und 3 ein Signalmuster entsprechend Signal 8 erzeugt wird. Am Ausgang des Digitalfilters 11 wird Signal 9 ausgegeben. Ein High-Pegel von Signal 9 entspricht einem Fehler des Sensorsignals. Die Schaltung bestimmt über das Filter die Zeit, die vergeht, um die beiden Schwellen zu durchlaufen. Im normalen Betriebsbereich wird diese Zeit durch die Flankensteilheit der Sensorstromflanken bestimmt. Ist diese Zeit länger als ein vorgegebener Grenzwert, wird ein Fehler des Sensorsignals erkannt. Mit der entwickelten Schaltung wird - bevor das Radsignal falsch bewertet wird - ein Fehler, bzw. die Verschlechterung des Sensorsignals angezeigt. In FIG. 3, an additional threshold 3 is provided in addition to the already existing threshold 1 ′ shown in FIG. 2. Fig. 2 shows the corresponding circuit arrangement. Signal 4 is the analog sensor signal that is present at the input of the brake control unit. Current signal 4 is converted by current mirror 12 into a voltage signal which is fed to comparators 13 and 14 on the input side. The applied signal is then compared with two reference voltages. The outputs of the comparators are connected to two inputs of logic 7. The circuit according to the invention is integrated in a chip of the brake control device. Signal 5 is a digital signal which is present at output 6 of logic 7. Signal 8 is present at output 10 of the logic and is supplied to digital filter 11. Logic 7 is designed such that a signal pattern corresponding to signal 8 is generated as a function of the threshold crossing of signal 4 with respect to thresholds 1 'and 3. Signal 9 is output at the output of the digital filter 11. A high level of signal 9 corresponds to an error in the sensor signal. The circuit uses the filter to determine the time it takes to pass the two thresholds. In the normal operating range, this time is determined by the slope of the sensor current edges. If this time is longer than a specified limit, an error in the sensor signal was detected. With the developed circuit - before the wheel signal is incorrectly evaluated - an error or the deterioration of the sensor signal is displayed.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1, 1', 1" Schwellen1, 1 ', 1 "thresholds
2, 2' Sensorsignale2, 2 'sensor signals
3 Schwelle3 threshold
4 (Strom-) Signal4 (current) signal
5 (Digital-) Signal5 (digital) signal
6 Ausgang6 exit
7 Logik7 logic
8, 9 Signale8, 9 signals
10 Ausgang10 exit
11 Digitalfilter11 digital filters
12 Stromspiegel12 current mirror
13, 14 Komparatoren 13, 14 comparators

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben eines Sensors, insbesondere eines Raddrehzahlsensors, der Sensorausgangssignale an eine elektronische Auswerteeinrichtung übermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass das zeitliche Verhalten eines charakteristischen Sensorsignals (2, 2' ) überwacht und mit einem erwarteten zeitlichen Verhalten verglichen wird, wobei bei einer Abweichung des ermittelten vom erwarteten zeitlichen Verhaltens von mehr als einer vorgebbaren Toleranzschwelle auf eine Funktionsstörung des Sensors geschlossen wird.1. Method for operating a sensor, in particular a wheel speed sensor, which transmits sensor output signals to an electronic evaluation device, characterized in that the behavior over time of a characteristic sensor signal (2, 2 ') is monitored and compared with an expected behavior over time, in the event of a deviation of the ascertained expected behavior over time of more than a predefinable tolerance threshold, a conclusion can be drawn about a malfunction of the sensor.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorausgangssignal in Form von Impulssignalen vorliegt, wobei auf eine Funktionsstörung des Sensors geschlossen wird, wenn das Sensorausgangssignal während der Dauer eines gewöhnlichen Impulses einen vorgegebenen Schwellwert nicht überschreitet.2. The method according to claim 1, characterized in that there is a sensor output signal in the form of pulse signals, wherein a malfunction of the sensor is inferred if the sensor output signal does not exceed a predetermined threshold value for the duration of an ordinary pulse.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorausgangssignal in Form von Impulssignalen vorliegt, wobei auf eine Funktionsstörung des Sensors geschlossen wird, wenn das Sensorausgangssignal während der Dauer eines gewöhnlichen Impulses einen vorgegebenen Schwellwert nicht unterschreitet.3. The method according to claim 1, characterized in that a sensor output signal is in the form of pulse signals, wherein a malfunction of the sensor is inferred if the sensor output signal does not fall below a predetermined threshold value for the duration of a normal pulse.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als charakteristisches Sensorsignal4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that as a characteristic sensor signal
(2, 2') eine Flankenzeit der Impulssignale überwacht wird. (2, 2 ') an edge time of the pulse signals is monitored.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorausgangssignal in der elektronischen Auswerteeinheit nur dann weiterverarbeitet wird, wenn es innerhalb eines vorgegebenen Normbereichs liegt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a sensor output signal in the electronic evaluation unit is only further processed if it is within a predetermined standard range.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein 3-Level-Sensor vorgesehen ist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a 3-level sensor is provided as the sensor.
7. Elektronische Auswerteeinrichtung für einen zugeordneten Sensor, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Sensorsignaleingang, dem eine Anzahl von Komparatoren (13, 14) nachgeschaltet ist, die ihrerseits ausgangsseitig mit einer Auswertelogik (7) verbunden sind, wobei an die Auswertelogik (7) ein Fehlermeldebaustein angeschlossen ist.7. Electronic evaluation device for an assigned sensor, in particular for performing the method according to one of claims 1 to 6, with a sensor signal input, which is followed by a number of comparators (13, 14), which in turn are connected on the output side to an evaluation logic (7) , an error message module being connected to the evaluation logic (7).
8. Elektronische Auswerteeinrichtung nach Anspruch 7, dessen Auswertelogik (7) ausgangsseitig mit einem Mikroprozessorsystem zur Steuerung eines Kraftfahrzeugbremsenreglers verbunden ist. 8. Electronic evaluation device according to claim 7, the evaluation logic (7) is connected on the output side to a microprocessor system for controlling a motor vehicle brake controller.
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