DE4006683C2 - Vorrichtung zum Herabsetzen des Energieverbrauchs in einem Lenkwinkelerfassungssystem - Google Patents
Vorrichtung zum Herabsetzen des Energieverbrauchs in einem LenkwinkelerfassungssystemInfo
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- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D15/00—Steering not otherwise provided for
- B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Herabsetzen des Energieverbrauchs in einem Lenkwinkelerfassungssystem
gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 oder 2. Bei diesen in den Oberbegriffen
der Patentansprüche umschriebenen Lenkwinkelerfassungssystemen
handelt es sich um einen fiktiven Stand
der Technik. Typisch für ein solches Lenkwinkelerfassungssystem
ist, daß es einen analogen Lenkfühler aufweist,
der den Lenkwinkel (Lenkeinschlag, Radeinschlag) und die
Lenkrichtung eines Fahrzeugs 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 11a bis 13a,
beispielsweise Lichtemitterdioden,und Fotoempfänger 11b
bis 13b, von denen jeweils einer mit einem der Emitter
11a bis 13a gepaart ist. Die Scheibe 55 ist zwischen den
Emittern 11a bis 13a und den Empfängern 11b bis 13b ange
ordnet und weist eine Vielzahl von Schlitzen 56 auf, die
in Radialrichtung verlaufen und den Emittern 11a und 12a
sowie den Empfängern 11b und 12b mit gleichen Radiusab
ständen gegenüberstehen, und zwar so, daß jeder der
Empfänger 11b und 12b bei jedem Schlitzschritt eine
Sinuswelle der Spannung erzeugt. Die Scheibe 55 weist
auch einen neutralen Schlitz 57 auf, der dem Emitter 13a
und Empfänger 13b 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
geht aus der JP 62-512144 hervor.
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 allgemeinen zwei bis
vier Umdrehungen 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 11b 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.
In der nicht vorveröffentlichten DE 39 08 854 A1 mit
älterem Zeitrang ist zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug
eine Lenkwinkeldetektorvorrichtung beschrieben, bei
der ein auf Drehung des Lenkrades ansprechender Sensor
zwei rechteckförmige Impulsverläufe erzeugt, die gegeneinander
in der Phase um 90° verschoben sind. Die in
Abhängigkeit vom Drehsinn des Lenkrades bewerteten Impulse
werden in einem Zähler ausgezählt, so daß der jeweilige
Zählwert dem Lenkwinkel entspricht. Der Zähler liefert
die Information über den Lenkwinkel und die Drehrichtung
an eine elektronische Steuereinheit. Zusätzlich zu
dieser Information vom Zähler erhält die elektronische
Steuereinheit Signale von verschiedenen Sensoren, die
Bewegungen des Kraftfahrzeugs erfassen. Die elektronische
Steuereinheit enthält eine Eingangsschaltung, die die
Wellenform der Eingangssignale von den Sensoren formt.
Dieser Stand der Technik beruht auf dem bereits oben
beschriebenen Pulsauszählverfahren und ist mit den damit
verbundenen Schwierigkeiten behaftet. Maßnahmen zur Einschränkung
des Energieverbrauchs sind nicht angesprochen.
Aufgabe der Erfindung ist es, für Lenkwinkelerfassungssysteme
der gattungsgemäßen Art eine Vorrichtung
zum Herabsetzen des elektrischen Energieverbrauchs anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs
1 oder 2 gelöst. Die Lösung besteht prinzipiell
darin, daß zusätzlich zu dem üblichen Lenkwinkelerfassungssystem,
das bei eingeschaltetem Zündschalter des
Fahrzeugs die sinuswellenartigen Signale zur genauen
Bestimmung des jeweiligen Lenkwinkels verarbeitet, eine
Hilfsschaltung vorhanden ist, die einen geringeren
Enrgieverbrauch hat und beim Parken, wenn der Zündschalter
ausgeschaltet ist, in Betrieb genommen wird,
um während dieser Zeit möglicherweise auftretende Lenkwinkeländerungen
durch schlichtes Auszählen von Impulsen
zu erfassen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich,
den Energieverbrauch unter Bezugnahme auf das Auszählen
rechteckförmiger Impulse bei abgeschaltetem Zündschalter
beträchtlich herabzusetzen, und zwar im Vergleich
zum Energieverbrauch eines Mikrorechners, der den absoluten
Lenkwinkel unter Bezugnahme auf die sinusförmigen
Signale des Lenkfühlers berechnet. Folglich kann man beim
Parken des Fahrzeugs den elektrischen Energieverbrauch
um ein äußerst beachtliches Maß herabsetzen, um eine
Entladung der Batterie beim Erfassen des Änderungsbetrags
des Lenkwinkels zu vermeiden, wenn der Zündschalter 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 ph1 und ph2 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 ph1 und ph2 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 ph1 und ph2 in jeweils ein digi
tales Signal um, die dann zu einem Mikrorechner oder
Mikrocomputer 18 gelangen. Da der Änderungsbetrag des
Lenkwinkels durch die Ausgangssignale ph1 und ph2 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 ph1 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
R1 oder R2 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 ph2
hinzu, das gegenüber dem ersten Ausgangssignal ph1 um
90° phasenverschoben ist, ist es leicht, sich auf R1 oder
R2 festzulegen, so daß es möglich ist, den Drehwinkel der
Lenkwelle 50 entsprechend der Ausgangsspannung des Signals
ph1 oder ph2 zu erhalten und auch die Drehrichtung festzu
legen.
Ändern sich bei einer Umdrehung der Lenkwelle 50
die Ausgangssignale des Fühlers 10 über eine Vielzahl von
Sinuswellenperioden, beispielsweise n Perioden, beträgt
der Drehwinkel der Lenkwelle 50 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 50, 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 50 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 19
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 ph1
und ph2 des Lenkfühlers 10 in rechteckimpulsartige Si
gnale PH1 und PH2, 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 18A 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 PH1 und PH2 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 18a 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 PH1 und PH2 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 ph1 und ph2 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
18a 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 21A und 21B, wobei die Vorgabe- oder Vorspan
nungsschaltung weggelassen worden ist, weil hier nur der
allgemeine Aufbau interessiert. Die Komparatoren 21A und
21B vergleichen die Ausgangssignale ph1 und ph2 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 ph1 und ph2 kehren in Abhängigkeit von der Dreh
richtung nach rechts oder nach links ihre Phasenbeziehung
um. Die Signale PH1 und PH2 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 Q1 und Q2 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 PH1 und PH2 sowie
den Ausgangssignalen Q1 und Q2 durch, so daß man an den
Ausgängen Z1 und Z2 der UND-Glieder die in Fig. 5(d)
dargestellten Signalverläufe erhält.
Für den Fall, daß die Torschaltung 22 die Signale
PH1 und PH2 empfängt, wie es in Fig. 5(a) und 5(b) dar
gestellt ist, gibt nur das UND-Glied 26 das Ausgangs
signal Z1 aus, das einen rechteckförmigen Verlauf hat,
wie es Fig. 5(d) zeigt. Wird die Lenkrichtung in die
entgegengesetzte Richtung umgekehrt, haben die Signale
ph1 und ph2 Signalverläufe, die entgegengesetzt zu den
Verläufen nach Fig. 5(a) und 5(b) sind, so daß dann das
Signal Z2 am Ausgang des UND-Glieds 27 einen rechteck
förmigen Impulsverlauf zeigt. Die Ausgangssignale Z1 und
Z2 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 ph1 und ph2 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 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
nach der Erfindung kann 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 (18A) speichert,
während ein Zündschalter eingeschaltet ist, wobei
die Berechnungseinrichtung (18) mit Ausnahme des
Speichers (18A) 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 (18A) gespeicherten absoluten Lenkwinkels, wenn der Zündschalter wieder eingeschaltet wird.
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 (18A) gespeicherten absoluten Lenkwinkels, wenn der Zündschalter wieder eingeschaltet wird.
2. Verfahren zum Herabsetzen des Energieverbrauchs
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, mit einem über eine Interface-
Schaltung (16) an den Lenkfühler angeschlossenen Analog/
Digital-Umsetzer (17) zur Umsetzung der sinuswellenartigen
Signale in Digitalsignale und mit einer Lenkwinkelberechnungseinrichtung
(18), die ansprechend auf
die Digitalsignale des Analog/Digital-Umsetzers (17)
einen absoluten Lenkwinkel berechnet und den absoluten
Lenkwinkel in einem Speicher (18A) speichert, während
ein Zündschalter eingeschaltet ist, wobei die Berechnungseinrichtung
(18) mit Ausnahme des Speichers (18A)
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 Torschaltung (22) zur Torsteuerung der beiden rechteckimpulsartigen Signale in Abhängigkeit von der Lenkrichtung,
eine Zählereinrichtung (23) zum Zählen der Anzahl der von der Torschaltung (22) torgesteuerten Rechteckimpulse zum Feststellen eines Änderungsbetrags des Lenkwinkels, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, und
die Berechnungseinrichtung (18) zum Auslesen der Anzahl der Impulse aus der Zählereinrichtung (23) zwecks Korrektur des im Speicher (18A) gespeicherten absoluten Lenkwinkels, wenn der Zündschalter wieder eingeschaltet wird.
eine Formgebungseinrichtung (21) zur Formgebung der beiden sinuswellenartigen Signale in zwei rechteckimpulsartige Signale,
eine Torschaltung (22) zur Torsteuerung der beiden rechteckimpulsartigen Signale in Abhängigkeit von der Lenkrichtung,
eine Zählereinrichtung (23) zum Zählen der Anzahl der von der Torschaltung (22) torgesteuerten Rechteckimpulse zum Feststellen eines Änderungsbetrags des Lenkwinkels, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, und
die Berechnungseinrichtung (18) zum Auslesen der Anzahl der Impulse aus der Zählereinrichtung (23) zwecks Korrektur des im Speicher (18A) gespeicherten absoluten Lenkwinkels, wenn der Zündschalter wieder eingeschaltet wird.
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