WO2023078510A1 - Verfahren zur auswertung von radsensorsignalen, anordnung dazu und bremssystem umfassend die anordnung - Google Patents

Verfahren zur auswertung von radsensorsignalen, anordnung dazu und bremssystem umfassend die anordnung Download PDF

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WO2023078510A1
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protocol
aso
processor unit
pulses
wheel
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Frank Michel
Micha Heinz
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Continental Automotive Technologies GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for evaluating wheel sensor signals according to the preamble of claim 1, an arrangement for evaluating wheel sensor signals according to claim 9 and a braking system comprising this arrangement according to claim 10.
  • the change in the magnetic field is recorded by the sensor and the sensor sends a wheel sensor protocol as shown in FIG.
  • This protocol consists of a 28 mA speed pulse (start pulse), followed by further sensor data, which are encoded in the following 14 mA pulses (protocol pulses, see FIG. 1).
  • the sensor sends a standstill log at regular intervals, in which the 28 mA speed pulse is replaced by a 14 mA pulse at the beginning of the log (see Figure 2).
  • the wheel sensor signals are evaluated by a system consisting of a microcontroller (MCU) and a mixed signal ASIC (PCU) ( Figure 3).
  • MCU microcontroller
  • PCU mixed signal ASIC
  • the wheel sensor is directly connected to the PCU and sends the sensor protocol. If the vehicle is moving, the 28 mA pulses are recognized by the PCU and passed directly to the MCU via the pin ASO (Active Sensor Output) without any delay.
  • ASO Active Sensor Output
  • these additional protocols could also be equipped with a start pulse. This is shown, for example, in DE102015213572A1 (see Fig. 4b and Fig. 5).
  • additional log data is supplied, but here the 28 mA pulse of the normal speed pulse is expanded by an additional rest log with a pulse height of 21 mA, which means that the additional sensor resolution is achieved. This makes it possible to clearly distinguish which pulses are to be used to determine the speed and which are to be used for additional resolution of distance and speed.
  • These pulses could be forwarded to the MCU in some form. This would be e.g. B. conceivable as an OR link with the 28 mA pulses or as a separate ASO line.
  • the OR link has the disadvantage that the information is lost as to which protocol (normal wheel sensor protocol or additional protocol) the ASO pulse actually originates from.
  • the additional protocols are not available in all speed ranges. It is therefore no longer possible to clearly differentiate between pulse sequences that have been generated with and without additional protocols.
  • a separate ASO line for 21 mA pulses requires additional pins on the PCU and MCU, new functions for decoding in the PCU and additional connections on the circuit board.
  • the MCU also has additional pins with a timer function necessary.
  • the interference signal suppression is more sophisticated. This solution therefore seems too expensive and complex.
  • the additional protocols have a 28 mA pulse just like the normal wheel protocols. Both location and wheel speed can therefore be resolved at a higher level.
  • the invention relates to a method for evaluating wheel sensor signals from a wheel speed sensor with a first processor unit and a second processor unit, the wheel sensor signals comprising at least a first protocol and a second protocol, and the first protocol comprising a first start pulse and first protocol pulses and the second protocol comprises a second start pulse and second protocol pulses and the first processor unit with the second processor unit via an ASO interface connected, the method comprising the following steps:
  • the method according to the invention provides a complete picture of wheel position and wheel speed even at low speeds. This gives better knowledge of the movement and position of the car. This is particularly relevant for automated parking.
  • Processing unit the pulse width modulated ASO signal as a rising edge at the ASO interface and provides the ASO signal with a time stamp.
  • the wheel sensor signals provided by the sensor are in the form of current signals and are converted from the current signal into a voltage signal by the first processor unit.
  • the second start pulses, first log pulses and second log pulses provided by the sensor have the same current level and the first start pulses have a different current level.
  • the current level of the first start pulses is particularly preferably 28 mA.
  • the current level of the second start pulses, the first protocol pulses and the second protocol pulses is preferably 14 mA. Thus, the pulses are distinguishable from each other.
  • the first length of the ASO signal from the first start pulse is twice as long as the second length of the ASO signal from the second start pulse.
  • an SPI interface is provided.
  • the first and second protocol pulses are stored in the first processor unit and read out by the second processor unit via the SPI interface. Not all protocol pulses have to be read.
  • the ASO signals transmitted via the ASO interface are recorded by the second processor unit using at least one internal timer, and the time of the ASO signals and the time interval between the ASO signals are determined.
  • the object is also achieved by an arrangement for evaluating wheel sensor signals comprising a wheel speed sensor, an ASO interface, a first processor unit and a second processor unit, the arrangement being designed to carry out the method described above.
  • the arrangement is particularly preferably provided for operation in a braking system of a motor vehicle.
  • Fig. 3 a system of wheel sensor, PCU and MCU according to the prior art
  • Fig. 4a Additional scanning points by high-resolution sensor
  • Fig. 4b Sensor logs with additional rest logs and a start pulse of 21 mA
  • Fig. 4c Sensor logs with additional rest logs and a start pulse of 28 mA
  • Fig. 5 another view of sensor logs with additional rest logs and a start pulse of 21 mA
  • Fig. 6 another view of sensor logs with additional rest logs and a start pulse of 28 mA
  • Fig. 7a Additional sampling points by high-resolution sensor (equivalent to Fig. 4a),
  • Fig. 7c the pulse width modulated signals at the ASO interface according to the invention and based on the sensor protocols from Fig. 7b
  • Fig. 8 another view of sensor logs with additional
  • the first wheel sensor protocol 1 shows a first wheel sensor protocol 1 with a first start pulse 3 and first protocol pulses 5 according to the prior art.
  • the first start pulse 3 has a current of 28 mA and the protocol pulses 5 of 14 mA.
  • FIG. 2 shows a standstill log 100 with a standstill start pulse 103 and standstill log pulses 105 according to the prior art. Both the standstill start pulse 103 and the standstill protocol pulses 105 have a pulse height of 14 mA.
  • FIG. 3 shows a system made up of a first processor unit 7 and a second processor unit 9 , the first processor unit 7 being connected to a wheel speed sensor 11 .
  • the wheel speed sensor 11 sends the sensor logs to the first processor unit 7.
  • the second processor unit 9 is preferably a microprocessor and the first processor unit is a “mixed-signal ASIC”.
  • the first processor unit 7 and the second processor unit 9 are connected to one another via an ASO interface 13 and an SPI interface 15 . If the vehicle is moving, the 28 mA pulses are recognized by the first processor unit 7 and forwarded directly to the second processor unit 9 via the ASO interface 13 without any time delay.
  • Figure 4a shows sampling over time (X-axis) with a first protocol 201 (black circles) and additional sampling with a second protocol 211 sensor (white filled circles).
  • the first protocols 201 have start pulses 203 with 28 mA and associated protocol pulses 205 with 14 mA.
  • the 28 mA pulse of the normal speed pulse (start pulse 203) is expanded here by a second protocol 211 (start pulse 213 with a pulse height of 21 mA and protocol pulse 215 with 14 mA), whereby the additional sensor resolution is achieved.
  • the disadvantage here is that the receiver module has to decode an additional current threshold, which means additional hardware complexity. This solution is therefore too expensive and complex.
  • the first protocols 201 have start pulses 253 with 28 mA and associated protocol pulses 255 with 14 mA.
  • additional protocol data are supplied (second protocol 211), namely with start pulses 263, also with 28 mA and associated protocol pulses 265 with 14 mA. This achieves the additional sensor resolution.
  • a disadvantage of this variant is that switching the number of speed pulses at a certain speed would be problematic, since it can never be carried out exactly due to component tolerances and therefore leads to undesirable uncertainty in the software evaluation.
  • the first processor unit 7 (PCU) passed the 28 mA speed pulse on to the second processor unit 9 (MCU) almost unchanged.
  • the duration of the ASO signal is exactly as long as the 28 mA pulse of the wheel sensor protocol and is not changed by the PCU 7.
  • the PCU 7 evaluates the received wheel sensor protocol itself and, depending on the signal form received, modulates or encodes the ASO signal in any form in order to send information about the received wheel sensor protocol directly via the ASO line 13 to the second processor unit 9 (MCU) to transmit.
  • MCU second processor unit 9
  • the variant proposed by means of this invention is therefore a pulse width modulation of the ASO signal: if a normal speed pulse arrives, the length of the signal on ASO remains unchanged. If high-resolution, additional sensor protocols are received, the length of the ASO pulse is changed.
  • Figures 7 and 8 show protocols according to the invention.
  • Fig. 7b shows a first protocol 301 with a first start pulse 303 with 28 mA and first protocol pulses 305.
  • a second protocol 311 with a second start pulse 313 and second protocol pulses 315 is also shown, which represent additional scans and with these additional scans a start pulse 313 with a level of 14 mA is used.
  • the level of 14 mA also corresponds to the level of the protocol pulses 305, 315.
  • a pulse width modulation of the signal that is to be transmitted via the ASO interface 13 takes place according to the invention. This can be seen in Figure 7b.
  • protocols 301 beginning with a 28 mA start pulse 303 an ASO signal of a first length 307 is generated, while in the case of protocols 311 with a 14 mA start pulse 313, an ASO signal with a second length 317 is generated.
  • the second processor unit 9 recognizes whether a signal with a first length 307 or a signal with a second length 317 is involved. It can thus be distinguished whether it is a first protocol 301 or a second protocol 311 . Accordingly, the data can be further processed. Whenever useful, the associated protocol pulses 305, 315 can be queried via the SP I interface 15 and correlated with the start pulses 303, 313.
  • the MCU 9 recognizes a new pulse with the rising edge at pin ASO (ASO interface 13) and provides it with a time stamp. This enables correct time measurement.
  • the duration of the pulse which is obtained from the falling pulse edge, determines whether it is a normal speed pulse (first protocol 301) or a high-resolution pulse (second protocol 311).
  • the duration of the speed pulse (first length 307 from the first protocol 301) is 50 ps +/- 20%.
  • an ASO signal (second length 317 from second log 311) with a duration of 25 ps is preferably sent in order to be able to clearly distinguish it from the speed pulse (first log 301).
  • the MCU 9 preferably evaluates all pulses from the high-resolution wheel sensors with the correct time information and uses them for system functions.
  • the current circuit made up of MCU 9, PCU 7 and wheel sensor 11 can advantageously be retained. New connections are not necessary. Only the logic within the PCU 7 has to be changed in order to use the new function support.
  • the MCU timers are evaluated exclusively by software functions. No new hardware components are necessary.
  • the software reads this log data 305, 315 from the PCU 7 at regular time intervals in such a way that all travel increments can be counted.
  • the magnetic position from which the increment originates is encoded in the sensor protocol.
  • the solution according to the invention now also makes it possible to monitor tire pressure at low speeds.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung von Radsensorsignalen eines Raddrehzahlsensors, eine Anordnung zum Auswerten von derartigen Radsensorsignalen sowie ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug umfassend die Anordnung. Ein Raddrehzahlsensor liefert Signale, die mit zwei unterschiedlichen Protokollen übertragen werden. Jedes Protokoll umfasst einen Startpuls sowie eine Anzahl von Datenpulsen. Die Amplituden der Startpulse unterscheiden sich dabei voneinander. Eine erste Prozessoreinheit empfängt die Signale des Sensors und stellt anhand des Startpulses fest, ob sie mit dem ersten Protokoll oder dem zweiten Protokoll übermittelt wurden. Abhängig davon signalisiert die erste Prozessoreinheit ohne Zeitverzug über eine ASO-Schnittstelle (insbesondere über einen Active Sensor Output - Pin) einer zweiten Prozessoreinheit, ob ein Startpuls eingegangen ist, wobei über eine unterschiedliche Pulsweite angegeben wird, ob der Startpuls zu einem Datenpaket gehört, welches mit dem ersten oder mit dem zweiten Protokoll übermittelt wird. Die zweite Prozessor versieht vorzugsweise jedes ankommende ASO-Signal mit einem Zeitstempel, sodass zeitliche Abstände zwischen den jeweiligen Startpulsen ermittelt werden können, aus denen die Geschwindigkeit bestimmt werden kann. Darüber hinaus kann aus den Datenpaketen auch die aktuelle Position des Rades bestimmt werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Auswertung von Radsensorsignalen, Anordnung dazu und Bremssystem umfassend die Anordnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung von Radsensorsignalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , eine Anordnung zum Auswerten von Radsensorsignalen nach Anspruch 9 sowie ein Bremssystem umfassend diese Anordnung nach Anspruch 10.
In elektronischen Bremssystemen werden heutzutage 3-Level Radsensoren mit VDA (Standard des Verbands der Automobilhersteller) AK Protokoll eingesetzt. Am Rad des Fahrzeugs befindet sich ein magnetisches Encoderrad.
Dreht sich das Rad, so wird die Änderung des Magnetfeldes vom Sensor erfasst und der Sensor sendet ein Radsensorprotokoll wie in Figur 1 dargestellt.
Dieses Protokoll besteht aus einem 28 mA Speed-Puls (Startpuls), gefolgt von weiteren Sensordaten, die in den folgenden 14 mA-Pulsen codiert sind (Protokollpulse, siehe Figur 1 ).
Steht das Fahrzeug, so sendet der Sensor in regelmäßigen Zeitabständen ein Stillstandsprotokoll, bei dem der 28mA Speed-Puls durch einen 14mA Puls zu Beginn des Protokolls ersetzt wird (siehe Figur 2).
Im elektronischen Steuergerät werden die Radsensorsignale durch ein System aus Microcontroller (MCU) und ein Mixed Signal ASIC (PCU) ausgewertet (Figur 3).
Der Radsensor ist direkt mit der PCU verbunden und sendet das Sensorprotokoll. Bewegt sich das Fahrzeug, so werden die 28 mA Pulse durch die PCU erkannt und über den Pin ASO (Active Sensor Output) ohne zeitlichen Verzug direkt an die MCU weitergegeben.
Es sollen zukünftig hochauflösende Radsensoren genutzt werden, deren Eigenschaften speziell bei niedrigen Geschwindigkeiten zum Einsatz kommen sollen, um die Rad- und Fahrzeugposition möglichst genau zu bestimmen. Ohne Änderung des heutigen magnetischen Encoders liefern diese Sensoren zusätzliche Information über die aktuelle Radposition da die Sensorauflösung erhöht wird (siehe Fig. 4a).
Bei diesen hochauflösenden Sensoren möchte man im niedrigen Geschwindigkeitsbereich jedes ankommende Datenprotokoll auswerten, da in den Zusatzprotokollen die magnetische Position als Zusatzinformation codiert ist. Dies wird beispielsweise dadurch sichergestellt, dass die Software die Protokollregister in der PCU oft genug ausliest. Als Alternative könnte man diese Zusatzprotokolle auch mit einem Startpuls ausstatten. Dies ist zum Beispiel in der DE102015213572A1 gezeigt (siehe Fig. 4b sowie Fig. 5). In dieser Variante werden zusätzliche Protokolldaten geliefert, jedoch wird hier der 28 mA Puls der normalen Speed-Pulse durch ein weiteres Ruheprotokoll mit 21 mA Pulshöhe erweitert, wodurch die zusätzliche Sensorauflösung erreicht wird. Hiermit lässt sich klar unterscheiden, welche Pulse zur Bestimmung der Geschwindigkeit und welche zur zusätzlichen Auflösung von Weg und Geschwindigkeit dienen sollen. Diese Pulse könnten dabei in irgendeiner Form an die MCU weiterleitet werden. Dies wäre z. B. als ODER-Verknüpfung mit den 28 mA Pulsen oder als separate ASO-Leitung vorstellbar.
Die ODER-Verknüpfung hat jedoch den Nachteil, dass die Information verloren geht, von welchem Protokoll (normales Radsensorprotokoll oder Zusatzprotokoll) der ASO-Puls tatsächlich stammt. Die Zusatzprotokolle stehen jedoch nicht in allen Geschwindigkeitsbereichen zur Verfügung. Eine Unterscheidung zwischen Pulsfolgen, die mit und ohne Zusatzprotokolle erzeugt worden sind, ist daher nicht mehr eindeutig möglich.
Nachteilig ist hierbei zudem, dass der Empfängerbaustein eine zusätzliche Stromschwelle decodieren muss, was zusätzlichen Hardwareaufwand bedeutet: Eine separate ASO-Leitung für 21 mA Pulse erfordert zusätzliche Pins an PCU und MCU, neue Funktionen zur Decodierung in der PCU sowie weitere Verbindungen auf Leiterplatte. In der MCU sind außerdem zusätzliche Pins mit Timerfunktion notwendig. Ferner ist die Störsignalunterdrückung anspruchsvoller gestaltet. Diese Lösung erscheint daher zu teuer und aufwändig.
In einer weiteren Variante (siehe Fig. 4c und Fig. 6) haben die zusätzlichen Protokolle genau wie die normalen Rad-Protokolle einen 28 mA Puls. Es kann also sowohl Ort als auch Radgeschwindigkeit höher aufgelöst werden.
Schon beim normalen AK-Protokoll müssen die Protokolldaten bei hohen Geschwindigkeiten gekürzt werden, da die Protokolle sonst ineinanderlaufen würden. Verwendet man dieses Protokoll nun dauerhaft, dann würden bei hohen Geschwindigkeiten die Protokolldaten komplett wegfallen und sogar die 28 mA Pulse könnten zusammenlaufen. Eine Umschaltung von der Anzahl der Geschwindigkeitspulse bei einer gewissen Geschwindigkeit wäre ebenfalls problematisch, da sie auf Grund von Bauteiltoleranzen nie exakt erfolgen kann und daher zu einer unerwünschten Unsicherheit in der Softwareauswertung führt.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung mit möglichst wenig Aufwand, wie z. B. Leitungen zwischen MCU und PCU und zusätzlichen Timern in der MCU, zu erreichen, dass neben den bisherigen Speed-Pulsen auch die neu eingeführten hochauflösenden Sensorprotokolle direkt in der MCU erfasst und zeitlich korrekt ausgewertet werden können. Dafür bedarf es der Bereitstellung eines Verfahrens und einer entsprechenden Anordnung zur Ausführung des Verfahrens.
Die Aufgabe wird gelöst durch die unabhängigen Ansprüche.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auswertung von Radsensorsignalen eines Raddrehzahlsensors mit einer ersten Prozessoreinheit und einer zweiten Prozessoreinheit, wobei die Radsensorsignale mindestens ein erstes Protokoll und ein zweites Protokoll umfassen und wobei das erste Protokoll einen ersten Startpuls und erste Protokollpulse umfasst und das zweite Protokoll einen zweiten Startpuls und zweite Protokollpulse umfasst und die erste Prozessoreinheit mit der zweiten Prozessoreinheit über eine ASO-Schnittstelle verbunden ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Erzeugen eines Magnetfelds mittels eines magnetischen Encoderrads und Erfassen des Magnetfelds als Radsensorsignale von dem Raddrehzahlsensor,
- Übermitteln der Protokolle der Radsensorsignale von dem Sensor an die erste Prozessoreinheit,
- Auswerten jedes übermittelten Protokolls durch die erste Prozessoreinheit und bestimmen, ob es sich um ein erstes Protokoll oder ein zweites Protokoll handelt,
- Erzeugen eines pulsweitenmodulierten ASO-Signals mit einer ersten Länge aus dem ersten Startpuls, wenn es sich um ein erstes Protokoll handelt,
- Erzeugen eines pulsweitenmodulierten ASO-Signals mit einer zweiten Länge aus dem zweiten Startpuls, wenn es sich um ein zweites Protokoll handelt und
- Übermitteln des pulsmodulierten ASO-Signals von der ersten Prozessoreinheit an die zweite Prozessoreinheit über die ASO-Schnittstelle und
- Auswerten des ASO-Signals durch die zweite Prozessoreinheit daraufhin, ob es sich um ein ASO-Signal aus einem ersten Startpuls oder um ein ASO-Signal aus einem zweiten Startpuls handelt, indem bestimmt wird, ob das ASO-Signal eine erste Länge oder eine zweite Länge aufweist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein vollständiges Bild von Radposition und Radgeschwindigkeit auch bei niedrigen Drehzahlen erlangt. Damit ist eine bessere Kenntnis über die Bewegung und die Position des Autos gegeben. Dies besonders relevant für automatisiertes Einparken.
Es müssen zudem keine neuen Leitungen verlegt werden und es muss keine Änderung der Hardware vorgenommen werden. U.a. werden keine zusätzlichen Timer benötigt. Zusätzlich ist sogar der Einsatz einer Reifenüberwachung (DDS - Deflation Detection System oder TPMS - Tire Pressure Measurement System) ohne den Gebrauch eines Reifendrucksensors auch bei geringeren Geschwindigkeiten des Vehikels möglich.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erkennt die zweite
Prozessoreinheit das pulsweitenmodulierte ASO-Signal als eine steigende Flanke an der ASO-Schnittstelle und versieht das ASO-Signal mit einem Zeitstempel.
Damit wird sichergestellt, dass das Signal den richtigen Zeitrang erhält, um später korrekt mit anderen Signalen korreliert zu werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die von dem Sensor bereitgestellten Radsensorsignale als Stromsignale ausgebildet und werden durch die erste Prozessoreinheit von dem Stromsignal in ein Spannungssignal umgewandelt.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die vom Sensor bereitgestellten zweiten Startpulse, ersten Protokollpulse und zweiten Protokollpulse den gleichen Strompegel auf und die ersten Startpulse einen sich davon unterscheidenden Strompegel. Besonders bevorzugt beträgt der Strompegel der ersten Startpulse 28 mA. Der Strompegel der zweiten Startpulse, der ersten Protokollpulse und der zweiten Protokollpulse beträgt bevorzugt 14 mA. Somit sind die Pulse voneinander unterscheidbar.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die erste Länge des ASO-Signals aus dem ersten Startpuls doppelt so groß wie die zweite Länge des ASO-Signals aus dem zweiten Startpuls. Somit kann zuverlässig zwischen beiden Längen unterschieden werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine SPI-Schnittstelle vorgesehen. Die ersten und zweiten Protokollpulse werden in der ersten Prozessoreinheit gespeichert und von der zweiten Prozessoreinheit über die SPI-Schnittstelle ausgelesen. Dabei müssen nicht alle Protokollpulse gelesen werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die über die ASO-Schnittstelle übermittelten ASO-Signale mit mindestens einem internen Timer durch die zweite Prozessoreinheit erfasst und der Zeitpunkt der ASO-Signale sowie der zeitliche Abstand zwischen den ASO-Signalen bestimmt. Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Anordnung zum Auswerten von Radsensorsignalen umfassend einen Raddrehzahlsensor, eine ASO-Schnittstelle, eine erste Prozessoreinheit und eine zweite Prozessoreinheit, wobei die Anordnung ausgebildet ist, um das zuvor beschriebene Verfahren auszuführen. Besonders bevorzugt ist die Anordnung für den Betrieb in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Figuren.
In schematischer Darstellung zeigen:
Fig. 1 : ein Radsensorprotokoll mit 28 mA Geschwindigkeitspuls gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2: ein Radsensorprotokoll im Stillstand gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 3: ein System aus Radsensor, PCU und MCU gemäß Stand der Technik,
Fig. 4a: Zusätzliche Abtastpunkte durch hochauflösenden Sensor,
Fig. 4b: Sensorprotokolle mit zusätzlichen Ruheprotokollen und einem Startpuls von 21 mA,
Fig. 4c: Sensorprotokolle mit zusätzlichen Ruheprotokollen und einem Startpuls von 28 mA,
Fig. 5: eine weitere Ansicht von Sensorprotokollen mit zusätzlichen Ruheprotokollen und einem Startpuls von 21 mA,
Fig. 6: eine weitere Ansicht von Sensorprotokollen mit zusätzlichen Ruheprotokollen und einem Startpuls von 28 mA,
Fig. 7a: Zusätzliche Abtastpunkte durch hochauflösenden Sensor (äquivalent zu Fig. 4a),
Fig. 7b: Sensorprotokolle mit zusätzlichen Ruheprotokollen und einem Startpuls von 14 mA gemäß der Erfindung,
Fig. 7c: die pulsweitenmodulierten Signale an der ASO-Schnittstelle gemäß der Erfindung und basierend auf den Sensorprotokollen aus Fig. 7b, Fig. 8: eine weitere Ansicht von Sensorprotokollen mit zusätzlichen
Ruheprotokollen und einem Startpuls von 14 mA gemäß der Erfindung (siehe auch Fig. 7b).
Fig. 1 zeigt ein erstes Radsensorprotokoll 1 mit einem ersten Startpuls 3 und erste Protokollpulse 5 gemäß dem Stand der Technik. Der erste Startpuls 3 hat eine Stromstärke von 28 mA und die Protokollpulse 5 von 14 mA.
Fig. 2 zeigt ein Stillstandsprotokoll 100 mit einem Stillstandsstartpuls 103 und Stillstandsprotokollpulsen 105 gemäß dem Stand der Technik. Sowohl der Stillstandsstartpuls 103 als auch die Stillstandsprotokollpulse 105 haben eine Pulshöhe von 14 mA.
Fig. 3 zeigt ein System aus einer ersten Prozessoreinheit 7 und einer zweiten Prozessoreinheit 9, wobei die erste Prozessoreinheit 7 mit einem Raddrehzahlsensor 11 verbunden ist. Der Raddrehzahlsensor 11 sendet die Sensorprotokolle an die erste Prozessoreinheit 7. Die zweite Prozessoreinheit 9 ist bevorzugt ein Mikroprozessor und die erste Prozessoreinheit ein „Mixed-Signal ASIC“. Die erste Prozessoreinheit 7 und die zweite Prozessoreinheit 9 sind über eine ASO-Schnittstelle 13 und eine SPI-Schnittstelle 15 miteinander verbunden. Bewegt sich das Fahrzeug, so werden die 28 mA Pulse durch die erste Prozessoreinheit 7 erkannt und über die ASO-Schnittstelle 13 ohne zeitlichen Verzug direkt an die zweite Prozessoreinheit 9 weitergegeben.
Fig. 4a zeigt die Abtastung über die Zeit (X-Achse) mit einem ersten Protokoll 201 (schwarze Kreise) und die zusätzliche Abtastung mit einem zweiten Protokoll 211 Sensor (weiß gefüllte Kreise).
Fig. 4b und 5 zeigen eine erste Variante bei zusätzlichen Abtastungen. In dieser Variante gibt es bei den ersten Protokollen 201 Startpulse 203 mit 28 mA und zugehörige Protokollpulse 205 mit 14 mA. Zudem wird hier der 28 mA Puls der normalen Speed-Pulse (Startpulse 203) durch ein zweites Protokoll 211 erweitert (Startpulse 213 mit 21 mA Pulshöhe und Protokollpulse 215 mit 14 mA), wodurch die zusätzliche Sensorauflösung erreicht wird. Nachteilig ist hierbei, dass der Empfängerbaustein eine zusätzliche Stromschwelle decodieren muss, was zusätzlichen Hardwareaufwand bedeutet. Diese Lösung ist somit zu teuer und aufwändig.
Fig. 4c und 6 zeigen eine zweite Variante bei zusätzlichen Abtastungen. In dieser Variante gibt es bei den ersten Protokollen 201 Startpulse 253 mit 28 mA und zugehörige Protokollpulse 255 mit 14 mA. Zusätzlich dazu gibt werden zusätzliche Protokolldaten geliefert (zweites Protokoll 211 ), nämlich mit Startpulsen 263 mit ebenfalls 28 mA und zugehörige Protokollpulse 265 mit 14 mA. Dadurch wird die zusätzliche Sensorauflösung erreicht. An dieser Variante ist nachteilig, dass eine Umschaltung von der Anzahl der Geschwindigkeitspulse bei einer gewissen Geschwindigkeit problematisch wäre, da sie auf Grund von Bauteiltoleranzen nie exakt erfolgen kann und daher zu einer unerwünschten Unsicherheit in der Softwareauswertung führt.
Bisher gibt die erste Prozessoreinheit 7 (PCU) den 28 mA Speed-Puls nahezu unverändert an die zweite Prozessoreinheit 9 (MCU) weiter. Die Dauer des ASO-Signals ist genau so lang wie der 28 mA Puls des Radsensorprotokolls und wird durch die PCU 7 nicht verändert.
Trotz des Einsatzes von hochauflösenden Radsensoren kann die zusätzliche Information derzeit im System nicht vollständig verwendet werden. Die Übertragung der zusätzlichen Protokolldaten über das SPI-Interface 15 ist im Vergleich zur Übertragung mit dem ASO-Signal zu langsam und zeitlich zu ungenau. Dies reicht für eine Verbesserung der Funktionen wie ABS/ESP oder die passive Reifendruckerkennung nicht aus. Für diese Systemfunktionen sind exakte Zeitinformation über die einlaufenden Pulse notwendig, die man derzeit nur über den Timer am Pin ASO 13 erhält.
In modernen Reifenüberwachungssystemen (indirekten TPMS Systemen, DDS Deflation Detection System) wird nicht nur die relative Änderung des Abrollumfangs der Räder ausgewertet, sondern auch eine Oszillationsanalyse durchgeführt, um einen langfristigen Luftdruckverlust aller vier Räder durch Diffusion zu erkennen darstellen. Wegen der Genauigkeitsanforderungen der Analyse per Fouriertransformation ist diese Funktion jedoch nur für Fahrzeuggeschwindigkeiten > 40 km/h verfügbar. Wenn bei langsamer Fahrt zusätzliche „Speed“ Pulse verfügbar wären, könnte diese Funktion auch bei niedrigeren Geschwindigkeiten realisiert werden. Beim Sensorkonzept mit den Protokollen gemäß Fig. 7b ist die aktuelle Radposition in den Daten der Zusatzprotokolle (313, 315) kodiert.
Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die PCU 7 das empfangene Radsensorprotokoll selbst auswertet und in Abhängigkeit von der empfangenen Signalform das ASO-Signal in beliebiger Form moduliert bzw. codiert, um Informationen über das empfangene Radsensorprotokoll direkt über die ASO-Leitung 13 an die zweite Prozessoreinheit 9 (MCU) zu übertragen.
Die mittels dieser Erfindung vorgeschlagene Variante ist also eine Pulsweitenmodulation des ASO-Signals: Trifft ein normaler Speed-Puls ein, so bleibt die Länge des Signals auf ASO unverändert. Werden hochauflösende, zusätzliche Sensorprotokolle empfangen, so wird die Länge des ASO-Pulses verändert.
Fig. 7 und 8 zeigen Protokolle gemäß der Erfindung. Fig. 7b zeigt ein erstes Protokoll 301 mit einem ersten Startpuls 303 mit 28 mA und ersten Protokollpulsen 305. Zudem ist ein zweites Protokoll 311 mit einem zweiten Startpuls 313 und zweiten Protokollpulsen 315 gezeigt, welche zusätzliche Abtastungen darstellen und wobei bei diesen zusätzlichen Abtastungen ein Startpuls 313 mit einer Höhe von 14 mA genutzt wird. Die Höhe von 14 mA entspricht dabei auch der Höhe der Protokollpulse 305, 315.
Basierend auf diesen Sensorprotokollen 301 , 311 findet erfindungsgemäß eine Pulsweitenmodulation des Signals statt, welches über die ASO-Schnittstelle 13 übertragen werden soll. Dies ist in Fig. 7b zu sehen. Bei Protokollen 301 , die mit einem 28 mA Startpuls 303 beginnen, wird ein ASO-Signal mit einer ersten Länge 307 generiert, während bei Protokollen 311 mit einem 14 mA Startpuls 313 ein ASO-Signal mit einer zweiten Länge 317 erzeugt wird.
Von der zweiten Prozessoreinheit 9 wird erkannt, ob es sich um ein Signal mit einer ersten Länge 307 oder um ein Signal mit einer zweiten Länge 317 handelt. Damit kann unterschieden werden, ob es sich um ein erstes Protokoll 301 oder um ein zweites Protokoll 311 handelt. Dementsprechend können die Daten weiterverarbeitet werden. Wann immer sinnvoll, können die zugehörigen Protokollpulse 305, 315 über die SP I-Schnittstelle 15 abgefragt werden und mit den Startpulsen 303, 313 korreliert werden.
Die MCU 9 erkennt mit der steigenden Flanke am Pin ASO (ASO-Schnittstelle 13) einen neuen Puls und versieht ihn mit einem Zeitstempel. Dadurch ist eine korrekte Zeitmessung möglich. Die Dauer des Pulses, die man durch die fallende Pulsflanke erhält, bestimmt, ob es sich um einen normalen Speed-Puls (erstes Protokoll 301 ) oder um einen hochauflösenden Puls (zweites Protokoll 311 ) handelt.
Im VDA AK Protokoll beträgt die Dauer das Speed-Pulses (erste Länge 307 aus erstem Protokoll 301 ) 50 ps +/- 20%. Bevorzugt wird beim Eintreffen von hochauflösenden Sensorprotokollen ein ASO Signal (zweite Länge 317 aus zweitem Protokoll 311 ) mit 25 ps Dauer gesendet, um es klar vom Speed-Puls (erstes Protokoll 301 ) unterscheiden zu können.
Zusammen mit den per SPI 15 ausgelesenen Protokolldaten 305, 315 verfügt die Software dann über ein vollständiges Bild von Radposition und Radgeschwindigkeit auch bei niedrigen Raddrehzahlen. Die MCU 9 wertet bevorzugt alle Pulse der hochauflösenden Radsensoren mit der korrekten Zeitinformation aus und verwendet sie für Systemfunktionen.
Vorteilhaft kann dadurch die aktuelle Schaltung aus MCU 9, PCU 7 und Radsensor 11 beibehalten werden. Neue Verbindungen sind nicht notwendig. Lediglich die Logik innerhalb der PCU 7 muss verändert werden, um die neue Funktion zu unterstützen. Die Auswertung der MCU-Timer erfolgt durch ausschließlich durch Software-Funktionen. Es sind keine neuen Hardwarekomponenten notwendig.
Somit wird eine besonders kostengünstige Erweiterung der Funktionalität bezüglich hochauflösender Raddrehzahlsensorik und der darauf basierenden Systemfunktionen realisiert.
In der erfindungsgemäßen Variante werden zusätzliche Protokolle ähnlich den Ruheprotokollen während der Fahrt gesendet (siehe Fig. 7 und 8). Dadurch wird die Auflösung des Radsensors erhöht, da nun zwischen den einzelnen Speed-Pulsen (schwarz ausgefüllte Kreise in Fig. 7a) genauere Positionsdaten (weiß gefüllte Kreise in Fig. 7a) geliefert werden. Die aktuelle Sensorposition zwischen den Speed-Pulsen wird in den Protolldaten 305, 315 codiert.
Die Software liest diese Protokolldaten 305, 315 in regelmäßigen Zeitabständen aus der PCU 7 dergestalt aus, dass alle Weg-Inkremente gezählt werden können. Hierzu ist in dem Sensorprotokoll codiert, von welcher magnetischen Position das Inkrement stammt.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist nun auch eine Reifendrucküberwachung bei langsamen Geschwindigkeiten möglich.
Bezugszeichenliste:
1 Radsensorprotokoll (Stand der Technik)
3 erster Startpuls (Stand der Technik)
5 erste Protokollpulse (Stand der Technik)
7 erste Prozessoreinheit
9 zweite Prozessoreinheit
11 Raddrehzahlsensor
13 ASO-Schnittstelle
15 SP I-Schnittstelle
100 Stillstandsprotokoll (Stand der Technik)
103 Stillstandsstartpuls (Stand der Technik)
105 Stillstandsprotokollpulse (Stand der Technik)
201 erstes Protokoll
203 erster Startpuls (erste Variante)
205 erste Protokollpulse (erste Variante)
211 zweites Protokoll
213 zweiter Startpuls (erste Variante)
215 zweite Protokollpulse (zweite Variante)
253 erster Startpuls (zweite Variante)
255 erste Protokollpulse (zweite Variante)
263 zweiter Startpuls (zweite Variante)
265 zweite Protokollpulse (zweite Variante)
301 erstes Protokoll (erfindungsgemäß)
303 erster Startpuls (erfindungsgemäß)
305 erste Protokollpulse (erfindungsgemäß)
307 ASO-Signal mit erster Länge (erfindungsgemäß)
311 zweites Protokoll (erfindungsgemäß)
313 zweiter Startpuls (erfindungsgemäß)
315 zweite Protokollpulse (erfindungsgemäß)
317 ASO-Signal mit zweiter Länge (erfindungsgemäß)

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Auswertung von Radsensorsignalen eines Raddrehzahlsensors (11 ) mit einer ersten Prozessoreinheit (7) und einer zweiten Prozessoreinheit (9), wobei die Radsensorsignale mindestens ein erstes Protokoll (301 ) und ein zweites Protokoll (311 ) umfassen und wobei das erste Protokoll (301 ) einen ersten Startpuls (303) und erste Protokollpulse (305) umfasst und das zweite Protokoll (311 ) einen zweiten Startpuls (313) und zweite Protokollpulse (315) umfasst und die erste Prozessoreinheit (7) mit der zweiten Prozessoreinheit (9) über eine ASO-Schnittstelle (13) verbunden ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Erzeugen eines Magnetfelds mittels eines magnetischen Encoderrads und Erfassen des Magnetfelds als Radsensorsignale von dem Raddrehzahlsensor (11 ),
- Übermitteln der Protokolle (301 , 311 ) der Radsensorsignale von dem Raddrehzahlsensor (11 ) an die erste Prozessoreinheit (2), dadurch gekennzeichnet, dass folgender weiterer Schritt ausgeführt wird:
- Auswerten jedes übermittelten Protokolls (301 , 311 ) durch die erste Prozessoreinheit (7) und bestimmen, ob es sich um ein erstes Protokoll (301 ) oder ein zweites Protokoll (311 ) handelt,
- Erzeugen eines pulsweitenmodulierten ASO-Signals mit einer ersten Länge (307) aus dem ersten Startpuls (303), wenn es sich um ein erstes Protokoll (301 ) handelt,
- Erzeugen eines pulsweitenmodulierten ASO-Signals mit einer zweiten Länge (317) aus dem zweiten Startpuls (313), wenn es sich um ein zweites Protokoll (311 ) handelt und
- Übermitteln des pulsmodulierten ASO-Signals (307, 317) von der ersten Prozessoreinheit (7) an die zweite Prozessoreinheit (9) über die ASO-Schnittstelle (13) und
- Auswerten des ASO-Signals (307, 317) durch die zweite Prozessoreinheit (9) daraufhin, ob es sich um ein ASO-Signal aus einem ersten Startpuls (303) oder um ein ASO-Signal aus einem zweiten Startpuls (313) handelt, indem bestimmt wird, ob das ASO-Signal eine erste Länge (307) oder eine zweite Länge (317) aufweist.
2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Prozessoreinheit (9) das pulsweitenmodulierte ASO-Signal (307, 317) als eine steigende Flanke an der ASO-Schnittstelle (13) erkennt und das ASO-Signal (307, 317) mit einem Zeitstempel versieht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Raddrehzahlsensor (11 ) bereitgestellten Radsensorsignale als Stromsignale ausgebildet sind und folgender Schritt durchgeführt wird:
- Umwandeln der Radsensorsignale durch die erste Prozessoreinheit von dem Stromsignal in ein Spannungssignal.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Raddrehzahlsensor (11 ) bereitgestellten Radsensorsignale als Stromsignale ausgebildet sind, wobei die vom Raddrehzahlsensor (11 ) bereitgestellten zweiten Startpulse (313), ersten Protokollpulse (305) und zweiten Protokollpulse (315) den gleichen Strompegel aufweisen und die ersten Startpulse (303) einen sich davon unterscheidenden Strompegel aufweisen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strompegel der ersten Startpulse (303) 28 mA beträgt und dass der Strompegel der zweiten Startpulse (313), der ersten Protokollpulse (305) und der zweiten Protokollpulse (315) 14 mA beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Länge des ASO-Signals (307) aus dem ersten Startpuls (303) doppelt so groß ist wie die zweite Länge des ASO-Signals (317) aus dem zweiten Startpuls (313). 15
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine SPI-Schnittstelle (15) vorgesehen ist und dass folgende Schritte durchgeführt werden:
- Speichern der ersten und zweiten Protokollpulse (305, 315) in der ersten Prozessoreinheit (7) und
- Lesen der ersten und/oder zweiten Protokollpulse (305, 315) über die SPI-Schnittstelle (15) von der zweiten Prozessoreinheit (9).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte durchgeführt werden:
- Erfassen der über die ASO-Schnittstelle (13) übermittelten ASO-Signale (307, 317) mit mindestens einem internen Timer durch die zweite Prozessoreinheit (9),
- Bestimmen des Zeitpunkts der ASO-Signale (307, 317) sowie des zeitlichen Abstands zwischen den ASO-Signalen (307, 317).
9. Anordnung zum Auswerten von Radsensorsignalen umfassend einen Raddrehzahlsensor (11 ), eine ASO-Schnittstelle (13), eine erste Prozessoreinheit (7) und eine zweite Prozessoreinheit (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung ausgebildet ist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
10. Bremssystem für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Anordnung nach Anspruch 9.
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