JP2004525469A - 追加情報を伝送する車輪回転速度センサ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、車輪回転速度センサ（１）と、制御装置（ＥＣＵ）を備えた装置に関する。車輪回転速度センサは、データインターフェース（ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４）を介して、制御装置に接続されている。車輪回転速度センサは信号チャンネル（ｔ２．．．ｔ１０）で追加情報を送信するための手段を備え、各情報は１つの信号チャンネルおよび／または一定の数の信号チャンネルに割り当てられている。車輪回転速度センサは更に、切換え手段（１０，１１）を備え、この切換え手段がモード切換えによって、使用可能なチャンネルへの追加情報の割り当ての変更を行うことができる。追加情報は回転速度パルスの間のポーズにおいて伝送される。チャンネルの数は速度が増大するにつれて減少する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載した装置と、請求項１６記載の車輪回転速度センサと、請求項１７記載の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪の回転速度情報を、ブレーキ装置の電子制御装置に伝送するためのアクティブ式車輪回転速度センサが、例えば特許文献１によって知られている。車輪回転速度信号は方形波パルスの形で電流インターフェースを経て制御装置に伝送される。この方形波パルスの間隔は回転速度が上昇すると短くなる。インターフェースを経て伝達される電流は同時に、アクティブセンサのための電気的なエネルギー供給を行う。従って、センサと制御装置を接続するために二線路だけしか必要としない。センサは車輪回転速度信号のほかにアンチロックブレーキコントロールシステムのために必要な追加情報、例えばブレーキパッド摩耗、回転方向または空隙に関する追加情報を伝送することができる装置を備えている。
【０００３】
この公知の車輪回転速度センサの場合、車輪回転速度は方形波パルスの形で伝送される。この方形波パルスの間隔は回転速度を示す。上記のセンサ装置は、走行速度または車輪回転速度が増大するにつれて、伝送可能な追加情報の数が、パルスポーズ長さの低下とそれに伴ってチャンネル毎またはビット毎に減少するチャンネル数とに基づいて減少するという欠点があることが判った。
【０００４】
アンチロックブレーキコントロールシステムを備えた乗用車の場合一般的に、車輪回転速度が磁気センサによって検出される。この磁気センサは車輪軸受に固定されたエンコーダと相互作用する。例えばこのようなシステムの普通の大量生産において車輪外周が２ｍで、エンコーダ角度分解能が９６増分／回転であると、車輪回転速度パルスの間で１３５ｋｍ／ｈの速度までの９チャンネルまたはビットを伝送することができる。速度を高めるために、１５０ｋｍ／ｈ、１６５ｋｍ／ｈ、１８０ｋｍ／ｈ、２１０ｋｍ／ｈ、２４０ｋｍ／ｈおよび３００ｋｍ／ｈでそれぞれチャンネルを１つ減らして伝送可能であり、それによって３００ｋｍ／ｈで追加情報を伝送するために３つのチャンネルが使用可能である。従って、残りのチャンネルは遮断される。今までは、遮断された部分における追加情報は、関連する限界速度の下方でだけしか使用できない。従って、自動車の運転に必ずしも必要でない情報（例えばブレーキパッド摩耗等のような快適性機能）を、遮断されたチャンネルに割り当てることが重要である。
【特許文献１】
国際出願（ＷＯ）９８／０９１７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、所定の走行状況において追加情報の一部を省略する必要のない、車輪回転速度センサを備えた装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は請求項１記載の装置によって解決される。
【０００７】
本発明による装置によって、走行速度に関係なく、走行状態に応じて所定の状態情報を質問することができる。
【０００８】
或る動作モードでは、所定の追加情報が１つまたは複数の一定のチャンネルに割り当てられる。個々のチャンネルに伝送される情報の割り当てが階級的な観点から行われると合目的である。
【０００９】
本発明による装置は、車両において、いわゆるアクティブセンサ、すなわち運転のために電気的エネルギーを供給しなければならないセンサを使用して、車輪回転速度情報と変化する追加情報を同時に伝送する働きをする。このセンサは好ましくは自動車、特にＡＢＳ、ＥＳＰ等のような電子制御式ブレーキシステムを備えた自動車で使用される。本発明によるセンサは、例えば角度センサまたは変位センサにおけるように、追加情報を伝送する角度または位置シフトを測定するためにも使用可能である。
【００１０】
本発明では、所定の状態判断基準および／または制御判断基準に従って、追加情報の符号化フォーマットおよび／またはビッド長さが切り換えられ、それによって、走行速度（車輪回転速度）と共に変化する伝送可能な追加情報のチャンネルの数を、制御システムの一時的な情報要求に適合せることができる。
【００１１】
切り換えは本発明による１つまたは複数の次の有利な判断基準に依存して行われる。この場合、複数の判断基準を同時に許容してもよい。
Ａ）自動車の選択された走行状態、特に車輪回転速度センサによって導き出すことができる、車輪回転速度、車両の停止、回転角度の大きさまたはエンコーダホイールのパルス の数、回転方向のような走行状態、
Ｂ）特にセンサの自動切り換えに関連してあるいは制御機器によって開始される切り換えに関連して、タイマーで制御され、例えば時間パターン（例えばタイマーおよび／また はカレンダー）によって生じ、
Ｃ）制御装置のよる切り換え要求、
Ｄ）例えば追加情報のビットまたはビット組合せの変更時の、追加情報のための１つまたは複数の伝送チャンネルの値変化
Ｅ）特に車両の横方向加速の際の動的変形を受けて空隙変化が限界値を上回る際に、例えば空隙変化または磁気欠陥によって生じる、車輪回転速度センサの磁界強さの変更、
Ｆ）連続的に伝送すべきデータ語または語列が車輪回転速度センサの入力部に供給されるときあるいは信号周波数またはボーレイトの変化の際、状態ビットが変化するときに、車輪回転速度センサの１つまたは複数の状態信号入力の信号変化、
Ｇ）例えば初期モードを制御モードに切り換えるときあるいは供給電圧を下回ることを認識するときの、車輪回転速度センサの内部の電気的動作モードの変更。
【００１２】
従って、前述の判断基準により、車輪回転速度センサの伝送モードを切り換えることができる。最も簡単な場合、例えば２つ以上の伝送モードが設けられている。この伝送モードは追加情報をその都度の信号チャンネルに割り当てることによってのみ互いに区別することができる。
【００１３】
信号チャンネルを介して、例えば空隙内の場の強さのようなデジタル符号化されたアナログ量を伝送するとき、標準分解能よりも高い分解能を有する他のモードに切り換えた後で、アナログ測定値を伝送すると合目的である。
【００１４】
好ましい実施の形態は従属請求項から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の他の有利な実施の形態は図に基づく次の説明から明らかになる。
【００１６】
次に、冒頭で既に述べ国際出願ＷＯ９８／０９１７３（Ｐ８７７５）の作用について、図１に基づいて説明する。自動車ブレーキ装置を制御するためのセンサモジュール１と電子制御装置９（ＥＣＵ）は、二線式線路７，８を介して互いに接続されている。この線路はセンサモジュール１のデータ伝送と給電を同時に行う。制御装置の端子Ｋ₁ ，Ｋ₂ に供給される動作電圧Ｖ_B は、線路７，８を経て信号電流Ｉ_s を生じる。この信号電流は変調器５と電源４によって伝送すべき情報に応じて変調される。車輪回転速度を伝送するために、磁化されたリング状の永久磁石エンコーダ３が車輪に連結されている。このエンコーダはセンサ要素２によって走査される。磁気電気式トランスデューサ２によって検出された磁界の極方向の交替の際に、電流パルスが発生する。それによって、所定の回転速度の際に、周期的な方形波信号（図２）が発生する。この信号の場合、パルスの間隔は回転速度に依存する。車輪回転速度パルスの間のパルスポーズにおいて、車輪回転速度（追加情報）の他に１つまたは複数の付加的な情報を伝送するための他の電流変調が行われる。
【００１７】
エンコーダ３は鋼製の歯車であってもよいし、磁化されたパルスホイールであってもよい。このパルスホイールは空隙を介してセンサ１内の本来の磁気電気式トランスデューサ２（例えば磁気抵抗ブリッジ）に磁気的に結合されている。
【００１８】
追加情報を重ね合わせるために、センサモジュール１は観察回路（オブザーバ回路）６を備えている。この観察回路は信号線路７，８に接続されている。観察回路６は線路７，８を経て情報信号を受け取り、この信号に依存して、追加端子Ｋ₅ から供給された情報、パルスまたは信号の受け取りまたは処理について決定する。そのために、観察回路６は同様に変調器５と電源４に作用する。
【００１９】
センサデータを制御装置に伝送するための公知のプロトコルは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９１１７７４号公報（Ｐ９３５４）から明らかである。次に、この公知のプロトコルを図２に基づいて説明する。時間ｔ₀ 内で、エンコーダ転移を示す信号パルスが振幅Ｉ_H で発生する。時間ｔ₀ が経過した後で、時間ｔ₁ の間に電流Ｉ_L ＞０が流れる。それに続いて、上記の追加信号がセンサ信号に変調される。この追加信号は好ましくは個々のビットの形でデジタル符号化されている。図示した例では、９ビットが伝送される。例えば“オン／オフ”、“ブレーキパッド摩耗／非摩耗”等のような状況ビット情報だけが伝送されるときには、９個の伝送チャンネルが供される。伝送される個々のビットはｔ₂ 〜ｔ₁₀と呼ばれる。個々の追加情報のパルスは、状態“１”であるか“０”であるかに応じて、振幅Ｉ_M またはＩ_L を有する。しかし、それ自体公知のマンチェスターコードに従ってデータを符号化することもでき、これは本発明では有利である。このマンチェスターコードでは、“１”と“０”が振幅によってではなく、パルスエッジの立ち上がりまたは立ち下がりによって区別される。
【００２０】
既に述べたように、車輪回転速度パルスのポーズで伝達される情報は、異なる種類のものであってもよい。公知のごとく、各々のビットに、個々の状態情報を割り当てることができる。例えばｔ₂ で示した位置における“１”は、最大許容空隙を上回っていることを示す。その際、車両産業では、所定の情報への個々のビットの割り当てを標準化し、例えば異なるメーカーの車輪センサを互いに交換できるようにすることが一般的である。今日の一般的な標準では、実際に例えば最大で９ビットに制限されて供される伝送範囲のうち、例えば５ビット（ｔ２〜ｔ６）の第１の部分が個々の状況信号を伝送するために使用される。残りのビットｔ₇ 〜ｔ₁₀は、アナログ／デジタル変換された、４ビットの語長のアナログ量を伝送する働きをする。このアナログ量は例えばセンサ内で測定された空隙の磁界の強さである。このようなセンサは情報のために７つのチャンネルを有する。
【００２１】
図３は、外部制御式プロトコル変更のための切換え手段１０を備えたセンサの用途を概略的に示す図である。切換え手段は好ましくは、外部の機器、例えば自立式警報装置、タイマーまたは限界値発生器である。この限界値発生器は警報の判断基準に達するときに切換えを行う。機器１０は管路Ｋ₅ を介してセンサモジュール１に接続されている。ｋ₅ には好ましくは二進の状態信号が供給される。限界値発生器に依存して、機器１０から“高い”レベルがｋ₅ に供給される。この高いレベルは、重大な警報状況、一定の時間、限界値を上回る時間等のために、プロトコルを切換える。切換えモードに切換えた後で、例えば供されるすべてのビットｔ₂ 〜ｔ₁₀は現在の空隙の場の強さを伝送するために用いられる。これによって、制御装置は空隙の場の強さの時間的な変化を高い分解能で追求し、場合によっては更に評価することができる。
【００２２】
車輪回転速度に依存して切換えを行うと、センサの測定分解能を伝送可能なビット数に常に適合させることができる。これにより、制御装置９において、受け取った回転速度信号の評価から、センサの動作モードをその都度推測することができる。
【００２３】
センサのプロトコル切換えを利用するための他の例では、モード切換えが制御装置の要求によって開始される。センサ１の切換えを開始するために、制御装置９は動作電圧Ｖ₈ を所定の方法で低下させる。特にパルス状の符号化された電圧パターンに相応して低下させる。低下は例えば、車輪回転速度センサの最低動作電圧よりも低い電圧まで行われる。そのために、オブザーバ回路６は更に、図示していない復号化段を備えている。この復号化段は制御装置によって生じる電圧パターンを復号化し、このパターンに依存してモード切換えを行う。ここで説明した実施の形態では機器１０を省略することができる。上記の方法は更に、外部制御式プロトコル変更をリセットするため、特にドライビングダイナミクス的な要求に従ってプロトコル制御するために適している。
【００２４】
図４は、プロトコル変更を内部制御する、図３に一致する車輪回転速度センサを示している。外部の信号発生器１１、例えば付加的なセンサまたはデジタル出力部を備えた信号メモリは、電気的な線路を介して端子Ｋ₅ に接続され、そして長いビット列をセンサ要素１に供給する。それによって、この情報は車輪回転速度情報の追加情報として、制御装置にできるだけ短い時間で伝送される。外部の信号発生器１１は線路７，８に電気的に接続された付加的な入力部１２を備えている。信号発生器１１は好ましくは付加的に、図示していない他の観察回路を含んでいる。この観察回路の作用は既に説明した観察回路６の作用と充分に一致している。信号発生器１１は先ず最初に、動作電圧Ｖ_B のパルス符号化された低下を検出する。この動作電圧は制御装置９によって生じる。これにより、センサ要素１は制御装置９によって信号発生器メッセージを送信することを要求される。その際、センサ要素１による切換えの認識は図３に関連して上述したように行われる。
【００２５】
アナログ量を９ビット以上の分解能で伝送する必要があるとき、他の好ましい実施の形態では、変換されたアナログ量が上記の装置によって、２つまたはそれ以上の部分語に分割される。部分語は特に連続して、車輪回転速度パルスの間で伝送される。部分語のビット長さと部分語の形成ができるだけスムースなデータ伝送のために常に供されるポーズ長さに合わせられると、伝送が特に効果的である。
【００２６】
上記の例では、制御装置によるプロトコルの切換えがセンサの動作電圧の低下によって開始される。他の実施の形態では、プロトコルが図２に従ってセンサ１によって自動的に制御される。この制御は、プロトコルの切換えによって、プロトコルの１つ以上のビットがプロトコルパターンを使用している制御装置９に信号を送るために使用されるように行われる。好ましくは、使用されているプロトコルパターンを表示するために、伝送列の最初、例えば時間ｔ₂ ，ｔ₃ にあるビットが使用される。既に述べたように、列の最初に伝送されるこのビットは、自動車が高速の場合にも遮断されない。ビットｔ₂ ，ｔ₃ を使用する場合、異なる４つのセンサモード（プロトコル）を互いに区別することができる。
【００２７】
他の実施の形態では、追加情報の供されるすべてのビットを、１つのアナログ量に割り当てる動作モードが設けられている。この割り当てにより、アナログ量は高い分解能で制御装置に伝送される。これは特に、アナログ量が空隙内の磁界の相対的な強さであるときに重要である。変更された現在のアナログ量を絶えず伝送することにより、空隙の動的な変化を検出し、ブレーキコントローおよび／またはドライビングダイナミクスコントロールにおいて走行状態を決定するために使用可能である。実際の空隙の観察は、車輪に作用する横方向加速度または車輪軸受け温度を示すものとして使用可能である。更に、本発明による車輪センサを、それ自体公知のサイドウォールねじれセンサとして使用することができる（Side-Wall-Torsion-Sensor、ＳＷＴ）。このセンサの場合、空気タイヤのサイドウォール上または中に取付けられた磁気的な符号化部が、タイヤねじれおよび／または横方向加速度を測定するために、車輪回転速度センサによって走査される。
【００２８】
他の有利な実施の形態では、切換え可能なプロトコルが、例えば力のベクトル成分のような、車輪軸受から得られた追加情報を、前述のようにできるだけ短い時間で、外部の入力部Ｋ₅ を経てＥＣＵに伝送するために利用される。
【００２９】
複数の車輪回転速度センサを備えた自動車では、各車輪回転速度センサが個別的に動作モードを採用するかまたは割り当てられ、この動作モードがローカル的車輪速度に関して特に適している。
【００３０】
使用されるデータプロトコルの最大長さ、特にビットの数は好ましくは、約１３０ｋｍ／ｈの下側速度範囲において常にデータプロトコルの全長を伝送できるように、エンコーダの角度分解能に適合している。
【００３１】
本発明による装置の他の有利な実施の形態では、エンコーダの分解能が約２００増分／回転に高められ（例えば１００増分の普通の数を２倍にすることによって）、ビット追加情報の最大数が５ビットに減らされている。
【００３２】
本発明による装置の他の有利な実施の形態では、エンコーダの分解能が約５０増分／回転に低減され、ビット追加情報の最大数が１６に高められている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】車輪回転速度を検出するための技術水準によるセンサ装置を概略的に示す図である。
【図２】技術水準によるアクティブ式車輪回転速度センサのデータプロトコルを示す図である。
【図３】プロトコル変更を外部制御する本発明によるセンサ装置を概略的に示す図である。
【図４】プロトコル変更を内部制御する本発明によるセンサ装置を示す図である。

Claims (17)

1. １個または複数個の車輪回転速度センサ（１）と、少なくとも１個の制御装置（ＥＣＵ）を備えた装置であって、車輪回転速度センサが、特に２つの電流路からなる、車輪回転速度情報と追加情報を伝送するためのデータインターフェース（ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４）を介して、制御装置に接続され、車輪回転速度センサがデータインターフェースを経て回転速度情報を送信するための手段と、追加情報を送信するための手段とを備え、センサがインターフェースを経て追加情報を伝送するための設定された数の信号チャンネル、場合によっては変更可能な数の信号チャンネル（ｔ２．．．ｔ１０）を備え、各情報が１つの信号チャンネルおよび／または一定の数の信号チャンネルに割り当てられている、前記装置において、車輪回転速度センサが切換え手段（１０，１１）を備え、この切換え手段がモード切換えによって、使用可能なチャンネルへの追加情報の割り当ての変更を行うことができることを特徴とする装置。
2. 各々の信号チャンネルが２つの状態（例えば“０”または“１”）を伝送可能であることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. モード切換えが車輪回転速度に依存して行われることを特徴とする、請求項１または２記載の装置。
4. モード切換えが時間パターンに依存して行われることを特徴とする、請求項１〜３の少なくとも一つに記載の装置。
5. モード切換えが、制御装置による要求の判断基準に応じて、特に制御装置によるセンサ動作電圧の変更によって行われることを特徴とする、請求項１〜４の少なくとも一つに記載の装置。
6. モード切換えがセンサによって自動的に行われることを特徴とする、請求項１〜５の少なくとも一つに記載の装置。
7. モード切換えが測定された磁気的空隙、特に空隙内の場の強さに依存して行われることを特徴とする、請求項１〜６の少なくとも一つに記載の装置。
8. 信号チャンネルが時間ウインドウであり、この時間ウインドウが連続する車輪回転速度パルスの間のパルスポーズ内にあり、この車輪回転速度パルスの間隔が回転速度に依存することを特徴とする、請求項１〜７の少なくとも一つに記載の装置。
9. 切換え手段が、特にパルスポーズの長さに依存して、パルスポーズ内で伝送される信号チャンネルの数を変更することを特徴とする、請求項１〜８の少なくとも一つに記載の装置。
10. 伝送すべきデジタル化された情報の語のビット長さが、語を部分語に分割することによって増大され、個々の部分語が車輪回転速度パルスのポーズの間で続けてあるいは直接続けて伝送され、部分語が制御装置内で再び元の語に復帰させられることを特徴とする、請求項１〜９の少なくとも一つに記載の装置。
11. 語の分割の際に必要な部分語の数あるいは分割が行われるという事実が、使用可能なパルス長さに依存することを特徴とする、請求項１０記載の装置。
12. モード切換えが１つのチャンネル内またはグループのチャンネル内の信号状態の変更（例えば或る値を上回るかまたは下回ること）に依存して行われることを特徴とする、請求項１〜１１の少なくとも一つに記載の装置。
13. モード切換えが車輪回転速度センサの外部入力（ｋ５）に依存して行われることを特徴とする、請求項１〜１２の少なくとも一つに記載の装置。
14. モード切換えが車輪回転速度センサの内部の電気的な動作モードに依存して行われることを特徴とする、請求項１〜１３の少なくとも一つに記載の装置。
15. 車輪回転速度センサの電気的なエネルギー供給がデータインターフェースを経て行われることを特徴とする、請求項１〜１４の少なくとも一つに記載の装置。
16. 請求項１〜１５の少なくとも一つに記載の切換え手段を備えていることを特徴とする車輪回転速度センサ（１）。
17. 車輪回転速度センサのデータインターフェース（ｋ１．．．ｋ４）を経て、請求項１〜１５の少なくとも一つに記載の装置に伝送されるデータを処理するための受信回路を備えた制御装置（ＥＣＵ）。