DE4006683A1 - Vorrichtung und verfahren zum herabsetzen des energieverbrauchs eines lenkwinkelerfassungssystems fuer ein fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herabsetzen des elektrischen Energieverbrauchs eines Lenkwinkelerfassungssystems für ein Fahrzeug und befaßt sich insbesondere mit einem derartigen System, das einen analogen Lenkfühler auf­ weist, der den Lenkwinkel (Lenkeinschlag, Radeinschlag) und die Lenkrichtung mit Hilfe einer Ausgangsspannung erfaßt, die sinusförmig ist.

Ein Fahrzeug, das verschiedenartige Steuerungen aus­ führen kann, beispielsweise eine Antiblockiersteuerung, die auf den Lenkwinkel eines Lenkrads anspricht, erfor­ dert im allgemeinen einen Lenkfühler zum Erfassen des Drehwinkels sowie der Drehrichtung einer Lenkwelle. Der Lenkfühler ist an einem Lenksystem 1 angebracht, wie es in Fig. 1A dargestellt ist. Das dort gezeigte Lenksystem 1 enthält ein Lenkgetriebegehäuse 2, das beidseitig über Spurstangenköpfe 4 mit Gelenkarmen 3 verbunden ist, und eine Lenksäule 5. Bei der Lenksäule 5 handelt es sich um ein hohles kreiszylindrisches Bauteil, durch das sich eine Lenkwelle 50 erstreckt, wie es aus Fig. 1B hervor­ geht. Die Lenkwelle 50 ist mit ihrem einen Ende mit dem Lenkgetriebegehäuse 2 verbunden, und zwar über ein Uni­ versalgelenk 6. Das andere Ende der Lenkwelle 50 ist durch eine Säulenabdeckung 8 verlaufend mit einem Lenk­ rad 7 verbunden. Die Abdeckung 8 ist mit Hilfe einer Schelle 9 und nicht dargestellten Befestigungsschrauben an der Fahrzeugkarosserie angebracht.

Die Lenkwelle 50 weist mehrere Abschnitte auf, und zwar einen Abschnitt 51 großen Durchmessers, der mit dem Lenkrad 7 verbunden ist, einen Abschnitt 52 kleinen Durchmessers, der mit dem Universalgelenk 6 verbunden ist, und einen Abschnitt 53 mittleren Durchmessers, der die beiden Abschnitte 51 und 52 miteinander verbindet. Ein am Lenksystem angebrachter Lenkfühler 10 enthält Fotounterbrecher 11 und 12, die an Stellen angeordnet sind, welche um 90° gegeneinander versetzt sind, einen Fotofühler 13 zum Erfassen der neutralen Stellung des Lenkrads 7 und eine Lenkscheibe 55, die an der Außenfläche des Abschnitts 53 mittleren Durchmessers der Welle 50 an­ gebracht ist, wie es aus Fig. 1B hervorgeht. Die Foto­ unterbrecher 11 bis 13 enthalten Fotoemitter 11 a bis 13 a, beispielsweise Lichtemitterdioden,und Fotoempfänger 11 b bis 13 b, von denen jeweils einer mit einem der Emitter 11 a bis 13 a gepaart ist. Die Scheibe 55 ist zwischen den Emittern 11 a bis 13 a und den Empfängern 11 b bis 13 b ange­ ordnet und weist eine Vielzahl von Schlitzen 56 auf, die in Radialrichtung verlaufen und den Emittern 11 a und 12 a sowie den Empfängern 11 b und 12 b mit gleichen Radiusab­ ständen gegenüberstehen, und zwar so, daß jeder der Empfänger 11 b und 12 b bei jedem Schlitzschritt eine Sinuswelle der Spannung erzeugt. Die Scheibe 55 weist auch einen neutralen Schlitz 57 auf, der dem Emitter 13 a und Empfänger 13 b gegenübersteht und dazu dient, die neutrale Stellung der Welle 50 anzuzeigen. Bei der Scheibe 55 handelt es sich somit um eine sogenannte Codierscheibe.

Der oben erläuterte Stand der Technik benutzt als Lenkfühler einen optischen Drehcodierer, der die Codier­ scheibe, die Emitter und die Empfänger enthält. Eine andere herkömmliche Ausführungsform für den Lenkfühler 10 ist ein magnetischer Drehcodierer. Der magnetische Dreh­ codierer enthält eine an der Lenkwelle 50 angebrachte Lenkscheibe oder Lenktrommel, auf der abwechselnd in gleichen Abständen voneinander magnetische Nord- und Südpole ausgebildet sind. Der magnetische Codierer weist magnetische Reluktanzelemente oder Hall-Elemente auf, die in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Scheibe oder Trommel eine Spannung erzeugen, die einen sinus­ wellenartigen Verlauf hat. Ein Beispiel für diesen Stand der Technik ist das offengelegte japanische Gebrauchsmuster Nr. 62-51 214 (1987).

Wird der oben beschriebene Drehcodierer, beispiels­ weise der optische oder der magnetische Drehcodierer, für einen Lenkfühler bei einem Fahrzeug angewendet, gibt es verschiedenartige Probleme.

Ein erstes Problem ist das folgende. Da ein Dreh­ codierer der obigen Art grundsätzlich den Betrag einer relativen Drehwinkeländerung der Lenkwelle erfaßt, ist es erforderlich, zum Erfassen eines absoluten Lenkwinkels die neutrale Stellung auf den Nullwinkel einzustellen und einen Änderungsbetrag gegenüber der neutralen Stel­ lung mittels eines Mikrorechners zu berechnen und zu speichern. Folglich ist auf der sich drehenden Scheibe 55 oder der sich drehenden Trommel eine Marke für die neutrale Stellung vorgesehen, so daß die neutrale Stellung fest­ gelegt ist.

Da jedoch die Lenkwelle im allgemmeinen zwei bis vier Ummdrehungen zwischen dem rechten und linken End­ ausschlag der Lenkung zuläßt, wird die neutrale Stellungs­ marke wenigstens dreimal erfaßt, und zwar beim Null-Grad- Punkt (neutraler Punkt) und bei zwei Punkten, bei denen die Steuerwelle um 360° gegenüber dem Null-Grad-Punkt in der rechten bzw. linken Richtung gedreht worden ist. Obgleich der Fühler damit fortfahren kann, den absoluten Winkel in der oben beschriebenen Weise zu erfassen, solange die Energie im "EIN"-Zustand oder eingeschaltet ist, geht der gespeicherte absolute Winkel verloren, wenn die Energieversorgung des Mikrorechners abgeschal­ tet wird. Danach ist es nicht mehr möglich, den absoluten Winkel festzustellen. Selbst wenn nach der Abschaltung die Energie dem Mikrorechner wieder zugeführt wird, ist es erforderlich, unter Anwendung komplizierter Vor­ gänge den neutralen Null-Grad-Punkt aus den drei Er­ fassungspunkten der neutralen Stellung herauszufinden.

Selbst wenn die Zündung beim Parken abgeschaltet worden ist, wird daher ein Speicher, der den absoluten Winkel speichert, weiterhin mit Energie versorgt, so daß der absolute Winkel gespeichert bleibt und eine Änderung des Lenkwinkels beim Parken erfaßt werden kann.

Ein zweites Problem betrifft die Auflösung bei der Lenkwinkelerfassung.

Bei dem als Beispiel betrachteten optischen Dreh­ codierer empfängt der Empfänger 11 b des Fotounterbre­ chers bei einer Weiterdrehung der Scheibe um eine Schlitzteilung oder einen Schlitzabstand einen einmali­ gen Wechsel zwischen Licht und Schatten und setzt diesen in eine Ausgangsspannung um, die den Verlauf einer einzi­ gen Sinuswelle hat. Beim magnetischen Drehcodierer erfaßt der Magnetfühler bei einer Weiterdrehung der Trommel um eine Teilung oder einen Abstand zwischen den Nord- und Südpolen einen einmaligen Wechsel in der Magnetkraft und setzt diesen in eine Ausgangsspannung um, die einer ein­ zigen Sinuswelle entspricht.

Wenn somit die Drehscheibe oder die Drehtrommel jeweils um einen Teilungsschritt oder einen Teilungs­ abstand gedreht wird, entsteht ein Ausgangssignal, das den Verlauf einer einzigen Welle hat. Das Ausgangssignal wird in einen impulsförmigen Verlauf überführt, der dann vom Mikrorechner ausgezählt wird, um den Änderungsbetrag des Lenkwinkels im Rahmen der herkömmlichen Methode zur Erfassung des Lenkwinkels zu erhalten. Die Auflösung der Lenkwinkelerfassung hängt somit von der Anzahl der Schlitze in der Drehscheibe oder der Anzahl der Magnetpole auf der Drehtrommel ab.

Im Hinblick auf ein begrenztes Raumangebot kann jedoch die Drehscheibe oder die Drehtrommel nicht be­ liebig großgemacht werden, so daß keine Möglichkeit vor­ handen ist, die Anzahl der Schlitze oder Magnetpole zu erhöhen. Folglich ist es nicht möglich, eine hinreichend hohe Auflösung zu erhalten.

Um das beschriebene Problem zu lösen, wurde bereits ein Lenkwinkelerfassungsverfahren entwickelt, das von einem optischen oder magnetischen Drehcodierer Gebrauch macht, der zwei analoge Signale erzeugt, die sich in Abhängigkeit vom Lenkwinkel sinusförmig ändern und in bezug aufeinander 90° phasenverschoben sind. Ein Mikrorechner berechnet den Lenkwinkel auf der Grundlage zweier digitaler Signale, die mit Hilfe eines Analog/ Digital-Umsetzers aus den analogen Signalen hervorgegan­ gen sind. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, trotz der begrenzten Anzahl der Schlitze oder Magnetpole eine höhere Auflösung zu gewinnen, und zwar aufgrund der Eins-zu-Eins-Entsprechung zwischen den analogen Signalen und dem Lenkwinkel.

Da aber in einem Drehbereich der Lenkwelle eine Vielzahl von Perioden der Sinuswelle auftritt, ist das obige Verfahren mit dem Problem behaftet, daß der abso­ lute Winkel nicht erfaßt werden kann, falls die Referenzpo­ sition nach einem Abschalten der Energiequelle nicht in der­ selben Weise wie beim Impulszählverfahren erneut einge­ stellt wird.

Das oben beschriebene Verfahren zum unmittelbaren Berechnen des Lenkwinkels aus zwei sinusförmigen Si­ gnalen unter Verwendung eines Analog/Digital-Umsetzers ist als Lenkwinkelerfassungsverfahren für ein Fahrzeug wegen der höheren Auflösung besser. Allerdings hat die­ ses Verfahren im Vergleich zum Pulsauszählverfahren einen hohen Energieverbrauch, so daß es schwierig ist, beim Parken mit der Batteriereserve für einen längeren Betrieb Sorge zu tragen.

Hauptziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe man den Energieverbrauch herabsetzen kann. Dies geschieht durch Verwendung einer Hilfsschaltung, die beim Parken eine Lenkwinkeländerung auszählt, wenn der Zündschalter aus­ geschaltet ist, selbst wenn der Fühler ein sinuswellen­ artiges Signal erzeugt.

Ferner soll nach der Erfindung ein Lenkwinkelfühler geschaffen werden, der die Erfassungsgenauigkeit des Lenkwinkels mittels der Hilfsschaltung verbessern kann, die über die Energieversorgung aus einer Batterie abge­ sichert ist, wenn der Zündschalter abgeschaltet ist.

Zum Erreichen der obigen Ziele ist eine Vorrichtung zum Herabsetzen des Energieverbrauchs in einem Lenk­ winkelerfassungssystem mit einem Lenkfühler, der an­ sprechend auf die Drehbewegung einer Lenkwelle zwei sinuswellenartige Signale mit einer einem vorbestimmten Winkel entsprechenden Phasendifferenz erzeugt, und mit einer Lenkwinkelberechnungsschaltung, die ansprechend auf die Signale des Lenkfühlers einen absoluten Lenk­ winkel berechnet und den absoluten Lenkwinkel in einem Speicher speichert, während ein Zündschalter eingeschal­ tet ist, wobei die Berechnungsschaltung mit Ausnahme des Speichers keine Energieversorgung erhält, wenn der Zünd­ schalter ausgeschaltet ist, nach der Erfindung gekenn­ zeichnet durch eine Formgebungsschaltung zum Formen der beiden sinuswellenartigen Signale in zwei rechteck­ impulsartige Signale, einen Zähler zum Zählen der An­ zahl rechteckimpulsartiger Ausgangssignale der Form­ gebungsschaltung zum Erfassen eines Betrags der Lenk­ winkeländerung, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, und die obige Berechnungsschaltung zum Auslesen der Anzahl der Impulse aus dem Zähler zur Korrektur des in dem Speicher gespeicherten absoluten Lenkwinkels, wenn der Zündschalter wieder eingeschaltet wird.

Ein Verfahren zum Herabsetzen des Energieverbrauchs in einem Lenkwinkelerfassungssystem mit einem Lenkfühler, der ansprechend auf eine Drehung einer Lenkwelle zwei sinuswellenartige Signale mit einer Phasendiskrepanz eines vorbestimmten Gradwerts erzeugt, und mit einer Lenk­ winkelberechnungsschaltung, die ansprechend auf die Signale des Lenkfühlers einen absoluten Lenkwinkel be­ rechnet und den absoluten Lenkwinkel in einem Speicher speichert, während ein Zündschalter eingeschaltet ist, wobei die Berechnungsschaltung mit Ausnahme des Speichers nicht mit Energie versorgt wird, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, enthält nach der Erfindung die fol­ genden Schritte: Formgebung der beiden sinuswellenarti­ gen Signale in zwei rechteckimpulsartige Signale in einer Formgebungsschaltung, Zählen der Anzahl der recht­ eckigen Ausgangsimpulse der Formgebungsschaltung mittels eines Zählers zum Erfassen eines Änderungsbetrags des Lenkwinkels, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, und Zuführen der gezählten Anzahl der Impulse zu der Berechnungsschaltung, wenn der Zündschalter wieder ein­ geschaltet wird, zwecks Korrektur des in dem Speicher gespeicherten absoluten Lenkwinkels.

Mit dem obigen Aufbau und den obigen Verfahrens­ schritten ist es nach der Erfindung möglich, den Ener­ gieverbrauch unter Bezugnahme auf das Auszählen recht­ eckförmiger Impulse beträchtlich herabzusetzen, und zwar im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem der Mikro­ rechner den absoluten Winkel unter Bezugnahme auf die Signale des Lenkfühlers berechnet. Folglich kann man beim Parken des Fahrzeugs den Energieverbrauch um ein äußerst beachtliches Maß herabsetzen, um eine Entladung der Batterie beim Erfassen des Änderungsbetrags des Lenkwinkels durch die neuen Schaltungen zu vermeiden, wenn der Zündschalter beim Parken abgeschaltet ist.

Weiterhin ist der Mikrorechner in der Lage, die genaue Erfassung des absoluten Winkels in Abhängigkeit vom gespeicherten Wert des absoluten Winkels aufrecht­ zuerhalten, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, als auch den von der Zählerschaltung ausgezählten Änderungsbetrag des Zündwinkels zu der Zeit genau an­ zugeben, wenn der Zündschalter wieder eingeschaltet wird.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeich­ nungen beispielshalber erläutert. Es zeigt:

Fig. 1A eine perspektivische schematische Ansicht eines herkömmlichen Lenksystems für ein Fahrzeug ein­ schließlich eines am Lenksystem vorgesehenen Lenkfühlers und Fig. 1B teilweise geschnittene schematische Ansichten des Lenkfühlers, und zwar in einer Quer- und Längsschnitt­ ebene,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des prinzipiellen Auf­ baus eines Lenkfühlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 ein Schaltbild der prinzipiellen Ausbil­ dung einer Impulsformerschaltung und einer Torschaltung in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2,

Fig. 4 Signalverläufe zur Erläuterung der Aus­ gangskennlinien von Drehcodierern gemäß dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 2, wobei Fig. 4(a) die Signalverläufe von zwei sinusförmigen Signalen mit einer Phasendifferenz von 90° darstellt und Fig. 4(b) und 4(c) rechteckförmige Impulssignale zeigen, die aus den sinusförmigen Signalen nach Fig. 4(a) hervorgegangen sind, und

Fig. 5 Signalverläufe zum Aufzeigen der zeitlichen Beziehung zwischen verschiedenen Ausgangssignalen der in Fig. 3 gezeigten Schaltungen.

Bei dem in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Lenkfühler verwendet, der demjenigen entspricht, der beim Stand der Technik nach Fig. 1A und 1B eingesetzt wird.

Zur Realisierung der Erfindung wird somit ein Dreh­ codierer, beispielsweise von optischer Bauart oder magneti­ scher Bauart, verwendet, der dazu dient, in Abhängigkeit von der Drehbewegung einer Lenkwelle 53 zwei sinuswellen­ artige Signale zu erzeugen, die zueinander eine Phasen­ differenz von 90° haben. Bei dem betrachteten Ausführungs­ beispiel sei unterstellt, daß ein optischer Drehcodierer mit einer Schlitzscheibe 55 verwendet wird, die auf der Lenkwelle 53 befestigt ist. Ferner sind Fotounterbrecher 11 bis 13 an einer Lenksäule 5 angebracht.

Die Schlitzscheibe 55 des optischen Drehcodierers dreht sich zusammen mit der Lenkwelle 53, wobei bei der Weiterdrehung um eine Schlitzteilung oder einen Schlitz­ abstand jeder Empfänger der Fotounterbrecher 11 und 12 einen Licht- und Schattenwechsel wahrnimmt, und zwar infolge der Bewegung eines der Schlitze 56 der Scheibe 55 über einen zugeordneten Emitter.

Die beiden Fotounterbrecher 11 und 12 des Winkel­ fühlers 10 bewirken somit, daß der Fühler 10 an seinem Ausgang zwei Spannungssignale ph ₁ und ph ₂ abgibt, wie es in Fig. 2 angedeutet ist. Die Ausgangsspannungen des Fühlers 10 ändern sich normalerweise in Abhängigkeit vom Lenkwinkel, d.h. vom Drehwinkel der Lenkwelle 53, nach Art einer Sinuswellenform. Die beiden sinusförmigen Signal­ verläufe haben zueinander eine Phasenverschiebung von 90°, wie es in Fig. 4(a) dargestellt ist. Das erste und das zweite Ausgangssignal ph ₁ und ph ₂ werden über eine Schnitt­ stellen- oder Interface-Schaltung 16 einem Analog/Digital- Umsetzer (A/D-Umsetzer) 17 zugeführt. Der A/D-Umsetzer 17 setzt die Ausgangssignale ph ₁ und ph ₂ in jeweils ein digi­ tales Signal um, die dann zu einem Mikrorechner oder Mikrocomputer 18 gelangen. Da der Änderungsbetrag des Lenkwinkels durch die Ausgangssignale ph ₁ und ph ₂ spezi­ fiziert ist, ist es möglich, den Lenkwinkel in Abhängig­ keit von der Auflösung des A/D-Umsetzers bereitzustellen, wodurch die Auflösung des Lenkwinkels verbessert wird.

Wenn das erste Ausgangssignal ph ₁ von 0 Volt eine neutrale Position oder neutrale Stellung P des Lenkrads 7 darstellt, kann man bei Stellen A und B, die in Fig. 4(a) eingezeichnet sind, nicht sagen, ob dazu der Drehwinkel R ₁ oder R ₂ gehört, da die Ausgangsspannung des Fühlers 10 bei der Stelle A gleich der Ausgangsspannung bei der Stelle B ist. Zieht man jedoch das zweite Ausgangssignal ph ₂ hinzu, das gegenüber dem ersten Ausgangssignal ph ₁ um 90° phasenverschoben ist, ist es leicht, sich auf R ₁ oder R ₂ festzulegen, so daß es möglich ist, den Drehwinkel der Lenkwelle 53 entsprechend der Ausgangsspannung des Signals ph ₁ oder ph ₂ zu erhalten und auch die Drehrichtung festzu­ legen.

Ändern sich bei einer Umdrehung der Lenkwelle 53 die Ausgangssignale des Fühlers 10 über eine Vielzahl von Sinuswellenperioden, beispielsweise n Perioden, beträgt der Drehwinkel der Lenkwelle 53 pro Sinuswellenperiode gleich 360/n Grad. Ein Winkel, der der Anzahl der Sinus­ wellenperioden entspricht, die von der neutralen Stel­ lung P aus durchlaufen worden sind, erhält man somit dadurch, daß man die Periodenanzahl mit 360/n Grad multipliziert. Einen tatsächlichen absoluten Lenkwinkel, d.h. ein absoluter Drehwinkel der Lenkwelle 53, erhält man dadurch, daß man einen Winkel, der der Ausgangsspan­ nung des Fühlers 10 entspricht, dem oben berechneten Winkel hinzuaddiert. Das bedeutet, daß man den absoluten Drehwinkel der Lenkwelle 53 für gewöhnlich dadurch erhält, daß man die Periodenanzahl der Sinuswellen von der neutra­ len Stellung P aus in der Rechtsrichtung oder in der Linksrichtung auszählt und speichert. Eine Drehung in der Rechtsrichtung soll beispielsweise mit plus gekenn­ zeichnet werden, wohingegen eine Drehung in der Links­ richtung mit minus gekennzeichnet wird, womit es möglich ist, die Periodenanzahl genau auszuzählen. Bei einem Hinterradlenksteuersystem zum Steuern des Hinterrads gemäß dem Lenkwinkel eines Vorderrads wird der vom Fühler 10 erfaßte absolute Lenkwinkel des ersten Rads mittels eines Mikrocomputers einer Steuereinheit zuge­ führt.

Mit dem oben beschriebenen System ist es möglich, die Auflösung zu verbessern und den absoluten Winkel genau zu erfassen, jedoch ist der Schaltungsaufbau umfang­ reicher und der Energieverbrauch nimmt zu (so benötigt man beispielsweise 30 mA einschließlich des Energiever­ brauchs des Mikrocomputers).

Da die Möglichkeit besteht, daß am Lenkrad während des Parkens gedreht wird, ist es für gewöhnlich erforder­ lich, im Hinblick auf die mögliche Drehung des Lenkrads, die Energiequelle im "EIN"-Zustand zu halten. Obgleich ein Energieverbrauch von 30 mA ohne Einfluß auf die Batterie ist, wenn der Motor des Fahrzeugs läuft, kommt es zu einer Entladung der Batterie, wenn bei geparktem Fahrzeug der Zündschalter ausgeschaltet ist.

Nach der Erfindung wird daher eine Zusatz- oder Hilfsschaltung 20 zur Integration eines Änderungsbetrags des Lenkwinkels vorgesehen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, und zwar zusätzlich zu einer herkömmlichen Schal­ tung 19 mit der Interface-Schaltung 16, dem A/D-Um­ setzer 17 und dem Mikrocomputer 18. Beide Schaltungen 18 und 20 werden wahlweise versorgt durch die Energieversor­ gung durch eine Batterie über einen Zündschalter, wie es später noch erläutert wird. Die Schaltung 20 enthält eine Wellenformer- oder Impulsformerschaltung 21 zum Verändern der sinuswellenartigen Ausgangssignale ph ₁ und ph ₂ des Lenkfühlers 10 in rechteckimpulsartige Si­ gnale PH ₁ und PH ₂, eine Torschaltung 22 und einen Zäh­ ler 23. Die Schaltung 19 erfaßt den Lenkwinkel mit großer Genauigkeit, wenn der Zündschalter eingeschaltet ist. Bei ausgeschaltetem Zündschalter wird lediglich ein Speicher­ glied 18 A im Mikrocomputer 18 mit Energie versorgt, und die Zusatzschaltung 20 beginnt mit ihrem Betrieb. Die Zusatzschaltung 20 zählt die Anzahl der Rechteckimpulse mit Hilfe des Zählers 23, und zwar unter Heranziehung der Ausgangssignale PH ₁ und PH ₂ der Impulsformerschaltung 21. Wenn der Zündschalter wieder eingeschaltet wird, stellt der Mikrocomputer 18 den absoluten Winkel zu diesem Zeit­ punkt fest, und zwar dadurch, daß ein Winkel, der der ausgezählten Anzahl entspricht, dem absoluten Winkel hinzuaddiert wird, der im Speicherglied 18 a gespeichert worden ist, bevor der Zündschalter ausgeschaltet wurde. Danach erfaßt dann wieder der Mikrocomputer 18 den abso­ luten Winkel in Abhängigkeit von den digitalen Signalen des A/D-Umsetzers 17.

Die Zusatzschaltung 20 liefert ansprechend auf eine Periode der Sinuswellenform einen rechteckförmigen Impuls, um lediglich die Anzahl der durchlaufenen Perio­ den in der Rechtsrichtung oder in der Linksrichtung zu erfassen, und zwar bei ausgeschaltetem Zündschalter. Wird der Zündschalter wieder eingeschaltet, kann der Mikrocomputer 18 aus dem Zähler 23 der Zusatzschaltung 20 Daten auslesen, die den Änderungsbetrag des Lenkwinkels angeben, so daß es möglich ist, durch die kompensierende oder ausgleichende Erfassung des Lenkwinkels während des Parkens den absoluten Lenkwinkel genau zu gewinnen.

Obgleich die Erfassung des Änderungsbetrags des Lenkwinkels auf der Grundlage der Signale PH ₁ und PH ₂ in den rechteckigen Impulsverläufen nach Fig. 4(a) und Fig. 4(b) eine niedrigere Auflösung als im Falle der Gewinnung des Lenkwinkels auf der Grundlage der Aus­ gangssignale ph ₁ und ph ₂ aus den sinusförmigen Signal­ verläufen zukommt, benötigen die Zusatzschaltung 20 einschließlich der Impulsformerschaltung 21, der Tor­ schaltung 22 und des Zählers 23 sowie das Speicherglied 18 a bezüglich des elektrischen Energieverbrauchs insge­ samt nur einige wenige Milliampere. Folglich benötigt das System beim Parken weniger Energie und verhindert eine Entladung der Batterie.

Da es darüber hinaus während des Parkens nicht erforderlich ist, verschiedene andere Mechanismen gemäß dem Lenkeinschlag des Vorderrades zu steuern, genügt es, wenn die Hilfsschaltung 20 den Änderungsbetrag des Lenk­ winkels durch Auszählen der Impulsanzahlen grob erfaßt.

Als nächstes soll an Hand von Fig. 3 und 5 der prinzipielle Aufbau der Hilfsschaltung erläutert werden.

Die Impulsformerschaltung 21 enthält Vergleicher oder Komparatoren 21 A und 21 B, wobei die Vorgabe- oder Vorspan­ nungsschaltung weggelassen worden ist, weil hier nur der allgemeine Aufbau interessiert. Die Komparatoren 21 A und 21 B vergleichen die Ausgangssignale ph ₁ und ph ₂ mit einem Referenzwert, beispielsweise 0 V, um den Sinusverlauf in einen rechteckförmigen Impulsverlauf zu überführen, wie es in Fig. 5(a) und 5(b) dargestellt ist. Die Ausgangs­ signale ph ₁ und ph ₂ kehren in Abhängigkeit von der Dreh­ richtung nach rechts oder nach links ihre Phasenbeziehung um. Die Signale PH ₁ und PH ₂ werden, wie es aus Fig. 3 hervorgeht, den Verzögerungsanschlüssen D und Takt­ anschlüssen CLK von D-Flipflop-Schaltungen 24 und 25 der Torschaltung 22 zugeführt, um an den Ausgangsan­ schlüssen Q ₁ und Q ₂ Signale zu gewinnen, wie sie in Fig. 5(c) dargestellt sind. UND-Glieder 26 und 27 der Torschaltung 22 führen dann eine logische Integration (UND-Operation) zwischen den Signalen PH ₁ und PH ₂ sowie den Ausgangssignalen Q ₁ und Q ₂ durch, so daß man an den Ausgängen Z ₁ und Z ₂ der UND-Glieder die in Fig. 5(d) dargestellten Signalverläufe erhält.

Für den Fall, daß die Torschaltung 22 die Signale PH ₁ und PH ₂ empfängt, wie es in Fig. 5(a) und 5(b) dar­ gestellt ist, gibt nur das UND-Glied 26 das Ausgangs­ signal Z ₁ aus, das einen rechteckförmigen Verlauf hat, wie es Fig. 5(d) zeigt. Wird die Lenkrichtung in die entgegengesetzte Richtung umgekehrt, haben die Signale ph ₁ und ph ₂ Signalverläufe, die entgegengesetzt zu den Verläufen nach Fig. 5(a) und 5(b) sind, so daß dann das Signal Z ₂ am Ausgang des UND-Glieds 27 einen rechteck­ förmigen Impulsverlauf zeigt. Die Ausgangssignale Z ₁ und Z ₂ werden dem Vorwärts- bzw. Rückwärtsanschluß des nach­ geschalteten Zählers 23 zugeführt, der dann den Änderungs­ betrag des Lenkwinkels auszählt.

Obgleich das obige Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Schaltung 19 aufweist, um die Ausgangs­ signale ph ₁ und ph ₂ des Lenkfühlers 10 in zwei digi­ tale Signale umzusetzen und dann den absoluten Winkel mit Hilfe des Mikrocomputers in Abhängigkeit von den beiden digitalen Signalen zu berechnen, ist die Er­ findung auf einen solchen Aufbau nicht beschränkt. So könnte beispielsweise eine herkömmliche Schaltung den Lenkwinkel in Abhängigkeit von den beiden Aus­ gangssignalen des Fühlers mit einer Phasendifferenz von 90° auf analogem Wege berechnen und dann den ana­ logen Winkelwert in ein digitales Signal umsetzen. Ein Mikrocomputer würde dann den absoluten Winkel in Abhängigkeit von diesem digitalen Signal berechnen. Im Ergebnis wird somit eine gut bekannte wahlweise Schaltung in der Schaltung nach der Erfindung als Lenkwinkelerfassungsschaltung verwendet, wobei diese Schaltung in der Lage sein muß, zwei sinusformartige Ausgangssignale des Fühlers 10 mit einer Phasen­ differenz von 90° zu verarbeiten.

Wie es vorstehend im einzelnen beschrieben worden ist, enthält die Vorrichtung und das Verfahren zum Herabsetzen des Energieverbrauchs gemäß der Erfindung eine Hilfs- oder Zusatzschaltung zum Zählen rechteck­ förmiger Impulse, um den Änderungsbetrag des Lenk­ winkels zu gewinnen, und zwar zusätzlich zu der her­ kömmlichen Lenkwinkelerfassungsschaltung. Wenn der Zündschalter ausgeschaltet wird, wird die Energie für diese Schaltung ohne Aufrechterhaltung der Speicherung des Absolutwinkels im Mikrocomputer abgeschaltet, und die Zusatzschaltung wird aktiviert. Dann, nachdem der Zündschalter wieder eingeschaltet worden ist, liest der Mikrocomputer die bei abgeschaltetem Zündschalter ausgezählte Impulsanzahl aus, um den absoluten Winkel neu zu setzen oder einzustellen. Die Vorrichtung und das Verfahren nach der Erfindung können in einem hohen Maße den Energieverbrauch für das Lenkwinkelerfassungs­ system während des Parkens herabsetzen, und dadurch verhindern, daß die Batterie mit all den nachteiligen Folgewirkungen entladen wird.

Es sei bemerkt, daß es sich bei dem dargestellten und beschriebenen Beispiel lediglich um ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt. Es sind die verschiedenartigsten Abänderungen und Modifikationen denkbar, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu ver­ lassen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Herabsetzen des Energie­ verbrauchs in einem Lenkwinkelerfassungssystem mit einem Lenkfühler (10), der ansprechend auf eine Drehung einer Lenkwelle (50) zwei sinuswellenartige Signale erzeugt, die um einen vorbestimmten Winkel in der Phase gegeneinander versetzt sind, und mit einer Lenkwinkelberechnungseinrichtung (18), die ansprechend auf diese Signale des Lenkfühlers (10) einen absoluten Lenkwinkel berechnet und den abso­ luten Lenkwinkel in einem Speicher (18 A) speichert, während ein Zündschalter eingeschaltet ist, wobei die Berechnungseinrichtung (18) mit Ausnahme des Speichers (18 A) keine Versorgungsenergie erhält, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, welche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie enthält
eine Formgebungseinrichtung (21) zur Formgebung der beiden sinuswellenartigen Signale in zwei rechteckimpulsartige Signale,
eine Zählereinrichtung (23) zum Zählen der Anzahl der Rechteckimpulse am Ausgang der Formgebungseinrichtung (21) zum Feststellen eines Änderungsbetrags des Lenkwinkels, wenn der Zünd­ schalter ausgeschaltet ist, und
die Berechnungseinrichtung (18) zum Auslesen der Anzahl der Impulse aus der Zähler­ einrichtung (23) zwecks Korrektur des im Speicher (18 A) gespeicherten absoluten Lenkwinkels, wenn der Zündschalter wieder eingeschaltet wird.

2. Verfahren zum Herabsetzen des Energiever­ brauchs in einem Lenkwinkelerfassungssystem mit einem Lenkfühler (10), der ansprechend auf eine Drehung einer Lenkwelle (50) zwei sinuswellenartige Signale erzeugt, die um einen vorbestimmten Winkel gegeneinander phasenverschoben sind, und mit einer Lenkwinkelberechnungseinrichtung (18), die an­ sprechend auf diese Signale des Lenkfühlers (10) einen absoluten Lenkwinkel berechnet und den Lenk­ winkel in einem Speicher (18 A) speichert, während ein Zündschalter eingeschaltet ist, wobei die Berechnungseinrichtung (18) mit Ausnahme des Speichers (18 A) nicht mit Energie versorgt wird, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, welches Verfahren gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte:
Formgeben der beiden sinuswellenartigen Signale in rechteckimpulsartige Signale in einer Formgebungseinrichtung (21),
Zählen der Anzahl der Rechteckimpulse am Ausgang der Formgebungseinrichtung (21) mittels einer Zählereinrichtung (23) zum Feststellen des Änderungsbetrags des Lenkwinkels, wenn der Zünd­ schalter ausgeschaltet ist, und
Zuführen der gezählten Anzahl der Impulse zu der Berechnungseinrichtung (18), wenn der Zündschalter wieder eingeschaltet wird, um den im Speicher (18 A) gespeicherten absoluten Lenkwinkel zu korrigieren.