DE60131415T2

DE60131415T2 - Fehlererkennungsverfahren für elektronische lenksysteme

Info

Publication number: DE60131415T2
Application number: DE60131415T
Authority: DE
Inventors: Ashok Fenton Chandy; Mark P. Vassar COLOSKY; Mark Saginaw KUSHION
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: EP1311421B1; EP1311421A1; US6389338B1; DE60131415D1; EP1311421A4; WO2002012051A1; JP2004505840A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein robustes Fehlerdetektionsverfahren, das auf elektronische Lenksysteme für Automobile anwendbar ist.
Lenkeinrichtungen zur Unterstützung eines Fahrers beim Lenken eines Automobils sind im Stand der Technik gut bekannt. Bei herkömmlichen Lenkanordnungen steuert der Lenker die Richtung des Fahrzeugs mit Hilfe eines Lenkrads. Dieses Rad ist mechanisch, üblicherweise über eine Getriebeanordnung mit den Straßenrädern verbunden. Zur Unterstützung des Lenkers verwenden viele Systeme ein Hilfssystem, um eine Kraft zu erzeugen, die auf eine Lenkgetriebeanordnung übertragen wird. Die zusätzliche Kraft reduziert den vom Lenker erforderlichen Kraftaufwand zum Ändern der Richtung des Fahrzeugs. Diese Hilfskraft wird typischerweise entweder durch einen hydraulischen Antrieb oder einen Elektromotor erzeugt.
Es sind Steuersysteme bekannt, die einem Fahrzeuglenker eine elektrische Lenkunterstützung oder eine elektronische Lenkungs-(oder „Steer-by-Wire"-)Steuerung für ein Fahrzeug bieten. Bei einem elektrischen Lenkunterstützungssystem wird ein Steuereingang durch einen Steuereingangssensor wie z. B. einen Drehmomentsensor gemessen. Der Ausgang des Steuereingangssensors wird in eine Steuereinheit eingegeben, die dann einen Motor ansteuert, um den Fahrer beim Drehen der Lenksäule und somit beim Drehen der vorderen Räder zu unterstützen. Es ist bekannt, Sensoren mit einem Diagnoseausgang zu verwenden, der ein Fehlersignal liefert, um zu bestimmen, ob ein Sensorausfall- oder -fehlerzustand vorliegt. Allerdings war das Steuersystem vor der vorliegenden Erfindung nicht in der Lage zu bestimmen, ob ein Fehlerzustand vorliegt, ohne gelegentlich falsch positive Ergebnisse („False-Positives") zu erzeugen. Wie deutlicher gemacht wird, erzeugte der im Stand der Technik verwendete Ansatz zwangsläufig falsch positive Ergebnisse, um falsch negative Ergebnisse („False-Negatives") zu vermeiden.
Das elektronische Lenkungssteuersystem umfasst eine Lenkradeinheit, eine Steuereinheit und einen Lenkmotorantrieb, die zusammenwirken, um eine Lenksteuerung für den Fahrzeuglenker bereitzustellen. Der Lenkmotorantrieb umfasst einen Elektromotor für jeden Straßenrad-Lenkmechanismus und besitzt mehrere Sensoren, die Straßenradpositionssensoren und Lenkradsensoren umfassen. Aus demselben oben mit Bezug auf ein elektrisches Lenkunterstützungssystem erwähnten Grund war das Steuersystem nicht in der Lage zu bestimmen, ob in diesen Steuereingangssensoren ein Fehlerzustand vorliegt, ohne falsch positive Ergebnisse zu erzeugen.
Es wäre wünschenswert, ein System bereitzustellen, das einen Fehlerzustand von einem gewöhnlichen Übergangs-Steuerausgang genau unterscheiden kann, ohne falsch positive Ergebnisse zu erzeugen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren zum Detektieren eines Fehlerzustandes in einem Steuereingangssensor nach Anspruch 1 und ein System zum Detektieren eines Fehlerzustandes in einem Steuereingangssensor nach Anspruch 12 vorgesehen.
Die oben erläuterten und weitere Nachteile und Unzulänglichkeiten des Standes der Technik werden durch das Vorsehen elektronischer Steer-by- Wire- und elektrischer Lenkunterstützungssysteme mit einem robusten Fehlerdetektionsschema zum Bestimmen, ob ein Steuereingangssensor in dem Lenksystem fehlerhaft ist, überwunden oder gemindert. In einer Ausführungsform wird, um den tolerierbaren Fehler zu bestimmen, ein Fehlersignal bei variierenden Pegeln angelegt, um zu bestimmen, wie lange der Fehler vorliegen kann, ohne eine vorgegebene System- oder Fahrzeugabweichungsschwelle zu verletzen. Dieser Test führt zu einer Anzahl von Datenpunkten eines Fehlers in Bezug auf die Zeit, die grafisch dargestellt werden können und die eine Anforderungskurve bilden.
Sobald die Anforderungskurve bekannt ist, werden eine Zeitkonstante und eine Schwelle für ein Tiefpassfilter bzw. einen Komparator gewählt. Das Fehlersignal wird durch das Tiefpassfilter und den Komparator geleitet, sodass sich die Fehlerdiskriminationskurve der Anforderungskurve annähert, ohne sie zu überschreiten.
Die oben erläuterten und weitere Merkmale und Vorteile werden für den Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich und verständlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die beispielhaften Zeichnungen, in denen gleiche Elemente in den verschiedenen Figuren gleiche Bezugsziffern aufweisen, zeigt:
1 eine schematische Übersicht eines Lenksteuersystems;
2 eine schematische Darstellung eines elektrischen Servolenk-Systems;
3 einen Graphen, in dem ein Steuereingangsfehler gegen die Zeit aufgetragen ist und der eine Fehlerdetektionsstrategie zeigt;
4 ein Fehlerdetektionsprozess-Diagramm einer ersten beispielhaften Ausführungsform;
5 das Fehlerdetektionsprozess-Diagramm von 4 mit einem Vorspannungskorrekturfilter;
6 ein Fehlerdetektionsprozess-Diagramm einer zweiten beispielhaften Ausführungsform;
7 einen Graphen, in dem ein Steuereingangsfehler gegen die Zeit aufgetragen ist und der eine weitere Fehlerdetektionsstrategie zeigt;
8 ein Fehlerdetektionsprozess-Diagramm einer dritten beispielhaften Ausführungsform; und
9 einen Graphen, in dem ein Steuereingangsfehler gegen die Zeit aufgetragen ist und der eine weitere beispielhafte Fehlerdetektionsstrategie zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ein beispielhaftes System zum Detektieren von Fehlern in einem elektronischen Lenkungssteuersystem 10 ist in 1 gezeigt und ein beispielhaftes elektrisches Lenkunterstützungssystem ist in 2 gezeigt. Das elektronische Lenkungssteuersystem 10 umfasst eine Lenkradeinheit 12, die eine Eingabe von einem Lenkrad (nicht gezeigt) oder einem anderen Ein gabemittel von einem Fahrer oder Lenker des Fahrzeugs entgegennimmt. Die Lenkradeinheit bestimmt den Winkel des Lenkrades oder den gewünschten Lenkwinkel und liefert diese Information über ein Datensignal 18 an eine Steuereinheit 20. Die Steuereinheit 20 nimmt das Lenkrad-Positionsdatensignal 18 zusammen mit weiteren Sensoreingängen wie einem Geschwindigkeitssignal 16 von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14 entgegen.
Diese Eingänge werden verwendet, um eine gewünschte Lenkposition für jedes lenkfähige Rad (nicht gezeigt) zu bestimmen.
Die gewünschte Lenkposition für jedes Rad wird mit der tatsächlichen Lenkposition für jedes Rad verglichen, die von einem Rückführungssignal 26, das die Lenkposition für jedes lenkfähige Rad enthält, bestimmt wird. Das/die Lenkdrehmoment oder -belastung an der Steuerstange kann gemessen werden, um eine Rückkoppelung an den Fahrer bereitzustellen. Die Steuereinheit 20 berechnet oder bestimmt anderweitig (z. B. über eine Nachschlagtabelle) eine neue Position für den Lenkmotor auf der Basis der tatsächlichen Lenkposition für jedes Rad. Der neue Ausgang für jeden Lenkmotor wird an den Lenkmotorantrieb 28 gesendet. Man beachte, dass ein einziger Lenkmotorantrieb, wie in 1 gezeigt, für ein vierrädriges Fahrzeug, wobei sich die linken und rechten Räder gemeinsam drehen, oder mehrere Lenkmotorantriebe – einer für jedes lenkfähige Rad – vorhanden sein kann/können. Zum Beispiel kann jedes vordere Rad einen unabhängigen Lenkmotorantrieb aufweisen und jedes hintere Rad kann ebenfalls einen Lenkmotorantrieb aufweisen. Für Fahrzeuge mit mehr als 2 Achsen kann jedes Rad unabhängig für eine maximale Steuerung und einen reduzierten Verschleiß an den Reifen einzeln gesteuert sein.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Lenkunterstützungssystems 30. In diesem System ist ein Lenkrad 32 mechanisch mit einem Lenkmechanismus 48 verbunden, der vordere Räder 49 (nur eines gezeigt) dreht. Um den Fahrer zu unterstützen, erfasst ein Lenkradpositions- und Drehmomentsensor 34 das durch einen Fahrer auf eine Lenksäule 33 aufgebrachte Drehmoment und detektiert den Winkel des Lenkrades 32. Die Drehmoment- und Winkelinformation wird an einen Controller 36 geliefert. Ein Geschwindigkeitssensor 38 liefert auch Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation über ein Signal 39 an den Controller 36. Der Controller ist durch eine Batterie 38' und eine Stromleitung 37 gespeist. Der Controller 36 liefert eine Ansteuerspannung über eine Leitung 41 an einen Motor 40. Der Motor 40 wiederum bringt ein Drehmoment auf eine Ausgangswelle 42 auf und reduziert dadurch den Anteil des Drehmoments gegen den Lenkmechanismus 48, der durch einen Fahrer oder Lenker an dem Lenkrad 32 aufgebracht wird.
Die elektronischen Lenksysteme 10 und 30 erzeugen beide Steuereingangssignale, die an eine Steuereinheit gesendet werden, die einen Ausgang zum Drehen oder Unterstützen des Drehens von lenkfähigen Rädern erzeugt. Im Fall eines fehlerhaften Steuereingangssensors arbeitet die Steuereinheit mit fehlerhaften Eingängen und es besteht die Gefahr, dass ein fehlerhafter Ausgang erzeugt wird. Das hierin offenbarte Steuersystem erlaubt es solch einem Lenksystem, genau zwischen einem normalen und anormalen Betrieb von Steuereingangssensoren zu unterscheiden. Auch wenn die nachfolgende Beschreibung beispielhaft Drehmomentsensoren betrifft, kann das beschriebene System verwendet werden, um zwischen einem normalen und einem fehlerhaften Betrieb unter Verwendung von Fehlersignalen von weiteren Steuereingangssensoren wie auch Fehlersignalen im Allgemeinen zu unterscheiden. Das System kann z. B. auf inter ne Fehlersignale angewendet werden, die innerhalb eines Steuersystems erzeugt werden.
Es sind Drehmomentsensoren verfügbar, die zwei getrennte Signale erzeugen. Ein erstes Drehmomentsignal T₁ ist ein Spannungssignal von z. B. 0 bis 5 Volt und ein zweites Drehmomentsignal T₂ ist ein Spannungssignal von z. B. 5 bis 0 Volt. Die Addition der beiden Signale miteinander sollte immer 5 Volt ergeben (T₁ + T₂ = 5). Das tatsächliche Drehmoment wird durch Subtrahieren von T₂ von T₁ erhalten (T₂ – T₁ = Drehmoment). Der Drehmomentfehler ist die Abweichung von T₁ + T₂ von 5 Volt. Steuereingangssensoren, die direkt digitale Ausgänge erzeugen, welche einen Diagnosefehlersignalausgang umfassen, sind ebenfalls verfügbar. Das hierin beschriebene Fehlerdetektionsverfahren ist auf jeden Typ von Steuereingangssensor anwendbar.
3 zeigt einen Graphen 50, in dem die vertikale Achse ein Drehmomentfehlersignal in Volt darstellt und die horizontale Achse die Zeit in Millisekunden darstellt. Die Anforderungskurve 60 wird gezeichnet, indem Punkte verbunden werden, die die maximale sichere oder zulässige Zeit darstellen, in der ein gegebener Betrag eines Drehmomentfehlers auf der Basis der Lenksystemeigenschaften toleriert werden kann. Diese Punkte werden empirisch durch direkte Beobachtung, durch Extrapolation solcher empirischen Studien, durch eine Computer- oder mathematische Modellierung eines realen Lenksystems oder eine Kombination davon bestimmt. Zum Beispiel werden, um Datenpunkte in der Anforderungskurve empirisch zu bestimmen, spezifische Fehlerbeträge auf eine Steuereinheit angewendet und das System wird überwacht, um zu sehen, wie lange solche Fehlerbeträge toleriert werden können, bevor sie vorgegebene System- oder Fahrzeugabweichungsschwellen verletzen.
Nach dem Annähern der Anforderungskurve 60 stellen die Test- oder Analyseergebnisse eine Anforderung dar, dass der Drehmomentausgang für jedes beliebige gegebene Zeitintervall unter und links von der Anforderungskurve 60 bleibt. Wenn ein Drehmomentfehlersignal über der Anforderungskurve 60 gezeichnet werden kann, dann ist der Drehmomentsensor fehlerhaft.
Eine Art zu bestimmen, ob ein Fehlerzustand vorliegt, besteht darin, zu überprüfen, ob das Drehmomentfehlersignal einen Schwellenwert für einen gegebenen Zeitbetrag überschreitet. Die Grenze 90 stellt ein Beispiel für diese Strategie dar. Für jeden beliebigen Punkt über und rechts von der Grenze 90 wird ein Fehlerzustand bestimmt, während, wenn der Punkt unter oder links von der Grenze 90 liegt, angenommen wird, dass kein Fehlerzustand vorliegt. Die Verwendung eines Schwellenwertes besitzt den Nachteil, dass ein großer Prozentsatz von möglichen guten Fehlersignal-Zeitwerten von der Grenze 90 ausgeschlossen ist und fälschlicherweise als ein Fehlerzustand beurteilt würde. Zum Beispiel liegt der Punkt 80, der ein Sensorspannungssignal von etwa 0,75 Volt für ungefähr 80 Millisekunden darstellt, deutlich auf der sicheren Seite der Anforderungskurve 60, aber außerhalb der Grenze 90 und würde daher fälschlicherweise als ein Fehlerzustand betrachtet werden. Es wäre wünschenswert, dieses Ergebnis dadurch zu verbessern, dass ein einfacher Weg gefunden wird, Fehlerzustände zu unterscheiden, die sich der Anforderungskurve 60 eng annähern, um dadurch falsch positive Ergebnisse für Fehler zu vermeiden.
Unter Bezugnahme auf 4 ist eine beispielhafte Ausführungsform in der Form eines Prozessdiagramms 100 gezeigt, das ein Tiefpassfilter 104 umfasst, um ein ankommendes Drehmomentfehlersignal 102 zu modifizieren. Der Signalausgang von dem Tiefpassfilter 104 wird unter Verwen dung einer Absolutwertfunktion 106 in einen positiven Wert umgewandelt. Dann wird er mit einem Fehlerschwellenwert in einem Komparator 108 verglichen. Wenn der gefilterte Wert den Schwellenwert überschreitet, dann wird ein Fehlersignal bei 110 erzeugt.
Der Nutzen dieses Verfahrens ist am besten durch das in 3 gezeigte Beispiel ersichtlich. In diesem Beispiel wird eine Zeitkonstante von 0,05 auf ankommende Drehmomentsignalspannungen angewendet. Eine erste Kurve 62 stellt eine Eingangsspannung von 620 Millivolt dar. Eine Kurve 64 stellt den Eingang von 1,2 Volt dar, eine Kurve 66 stellt einen Eingang von 1,8 Volt dar und eine Kurve 68 stellt einen Eingang von 4 Volt dar. Betrachtet man beispielsweise die Kurven 64 und 66, so ist ersichtlich, dass sie an einer Schwelle von 600 Millivolt bei etwa 25 bzw. 35 Millisekunden verlaufen. Dies zeigt, dass eine Eingangsspannung von 1,2 Volt und 1,8 Volt bei 25 bzw. 35 Millisekunden einen Fehler registriert und daher werden diese Punkte bei 74 und 72 eingezeichnet. Die verbleibenden Punkte 76, 78, 80, 82 und 84 werden ähnlich erzeugt, obwohl die Kurven für jeden der dargestellten Eingänge nicht gezeigt sind. Wie deutlich ersichtlich ist, liegen die Punkte 74, 76, 78, 80, 82 und 84 deutlich näher an der Anforderungskurve 60 als die Schwellengrenze 90.
Im obigen Beispiel ist das Tiefpassfilter 104 ein Filter erster Ordnung. Um sich der Anforderungskurve 60 noch enger anzunähern, kann das Tiefpassfilter 104 ein Tiefpassfilter höherer Ordnung sein (mit mehr als einer Zeitkonstanten). Solch ein Tiefpassfilter höherer Ordnung kann tatsächlich aus mehreren kaskardierten Tiefpassfiltern erster Ordnung bestehen, wie in der Technik allgemein bekannt ist.
5 zeigt ein Prozessdiagramm 120 ähnlich 100 in 4, allerdings mit der Hinzufügung einer Fehlersignalvorspannungs-Korrekturfunktion. Ein ankommendes Fehlersignal 122 wird zu einem Langzeit-Tiefpassfilter 124 geleitet. Ein Ausgang von dem Langzeit-Tiefpassfilter 124 sollte sich einer Vorspannung des Drehmomentfehlersignals annähern. Dieser Wert wird zu einer Grenzfunktion 126 geleitet, sodass ein Fehler detektiert wird, wenn die Vorspannung zu groß ist. Der Ausgang von der Grenzfunktion 126 wird von dem ursprünglichen ankommenden Fehlersignal 122 subtrahiert, was ein vorspannungskompensiertes Drehmomentfehlersignal ergibt, das dann wie oben mit Bezug auf das obige Prozessdiagramm 100 beschrieben zu dem Tiefpassfilter 130, der Absolutwertfunktion 132 und dem Komparator 134 geleitet wird. Wenn der Komparator 134 feststellt, dass der Absolutwert des Ausgangs des Tiefpassfilters 130 über einer vorbestimmten Schwelle liegt, dann wird ein Fehler bestimmt.
Ein einzelnes Tiefpassfilter 130 kann durch mehrere Tiefpassfilter mit unterschiedlichen Zeitkonstanten ersetzt sein und Multiplizierer können mit einer Maximumfunktion verwendet werden, um komplexere Spannungs-Zeit-Fehlerlinien zu erzeugen. Ein Beispiel für dieses Verfahren ist durch das Prozessdiagramm 150 in 6 gezeigt, wo ein ankommendes Signal 152 zu mehreren Tiefpassfiltern 154, 156 geleitet wird. Diese werden durch Verstärkungsmultiplizierer 158, 160 geleitet und der Ausgang davon wird zu Absolutfunktionen 159, 162 und dann zu der Maximumfunktion 164 geleitet. Jede beliebige Anzahl von Filter-Multiplizierer-Kombinationen wird dann in Betracht gezogen, wie in 5 durch die Strichlinien vorgeschlagen, die zu einem n-ten Tiefpassfilter 157, einem n-ten Multiplizierer 161 und einer n-ten Absolutfunktion 163 führen. Es ist verständlich, dass die Multiplikationskonstanten für die Verstärkungsmultiplizierer normalisiert sein können, so dass einer der Multiplizierer, z. B. K₁, eine Multiplikationskonstante von 1 aufweist oder vollständig entfernt sein kann. Der Ausgang der Maximumfunktion 164 ist der größte der beiden Eingänge von den Multiplizierern 158, 160. Dieser Wert wird zu dem Komparator 166 geleitet, der das Signal mit einer Fehlerschwelle vergleicht. Wenn das Signal größer ist als der Schwellenwert, dann wird ein Fehler 168 erzeugt. Jedes Tiefpassfilter 154, 156 besitzt eine eindeutige Zeitkonstante und jeder Multiplizierer 158, 160 besitzt eine eindeutige Multiplikationskonstante K_x. Daher ändert sich die Filter- und Multiplizierer-Kombination mit dem Maximalwert abhängig von der Stärke und dem Intervall des ankommenden Signals. Darüber hinaus kann das ankommende Signal von sinusförmiger Natur sein, sodass es möglich ist, dass ein Tiefpassfilter mit einer langsameren Zeitkonstanten ein Tiefpassfilter mit einer schnelleren Zeitkonstanten übertrifft. Während das Prozessdiagramm 150 keine Vorspannungskompensations-Routine umfasst, wie durch das Tiefpassfilter 124 in 5 vorgesehen, wird in Betracht gezogen, dass vorteilhafterweise vor den Tiefpassfiltern 154, 156 und 157 eine vorgesehen sein kann.
Ein Beispiel für die Wirkung von mehreren Tiefpassfiltern und einer Maximumfunktion ist mithilfe des Graphen 200 in 7 ersichtlich, der zwei Spannungs-Zeit-Fehlerlinien zeigt, die durch Kurven 210 und 220 dargestellt sind. Die Kurve 220 entspricht einer Filter-Multiplizierer-Kombination mit einer schnelleren Zeitkonstanten und einer kleineren Multiplikationskonstanten als die Kurve 210. Es ist ersichtlich, dass durch Verwendung des Maximums der zwei Kurven ein Techniker die Fehlerdiskriminationskurve näher an die Anforderungskurve anpassen kann.
Eine weitere Strategie zum Annähern an die Anforderungskurve ist anhand des Prozessdiagramms 250 in 8 gezeigt. In diesem Fall wird ein nichtlineares Tiefpassfilter auf das Drehmomentfehlersignal angewendet. Drehmomentsignale T₁ und T₂ werden bei 252 und 254 eingegeben. Ein Signalaufbereiter 251 umfasst Offset- und Trimm-Summierer 256 und 258 und die beiden Signale werden bei einem Summierer 260 summiert.
Der Ausgang des Summierers 260 ist ein Drehmomentfehler 261. Der Drehmomentfehler 261 wird geteilt, um Signalvorspannungsfehler in den ankommenden Signalen in einem Signalvorspannungs-Korrekturverfahren 268 auszufiltern. Das Signalvorspannungs-Korrekturverfahren 268 kompensiert Signalvorspannungsfehler in dem Drehmomentfehler 261 auf eine Weise, die der in 5 gezeigten ähnlich ist. Da die Drehmomentsignale T₁ und T₂ Nichtlinearitäten, insbesondere an den Extremen seines Bereiches aufweisen können, verwendet das Signalvorspannungsfehler-Korrekturverfahren 268 3 Tiefpassfilter 280, 282 und 284. Obwohl drei Tiefpassfilter gezeigt sind, kann jede beliebige Anzahl von Tiefpassfiltern, die notwendig ist, um Nichtlinearitäten in den Steuereingangssensoren zu kompensieren, verwendet werden. Ein Langzeit-Tiefpassfilter 282 wird im Mittelabschnitt des Bereiches des Ausganges von T₁ und T₂ verwendet. Langzeit-Tiefpassfilter 280 und 284 werden an den äußersten negativen und positiven Enden des Bereiches des Ausganges von T₁ und T₂ verwendet, wie nun in weiterem Detail beschrieben wird.
Ein getrimmtes Drehmomentdifferenzsignal (DTT) 262, das im Wesentlichen T2 – T1 entspricht, wird auf logische Felder 264 und 266 angewendet, um den Eingang des Steuereingangsfehlers 261 in drei Tiefpassfiltern derart zu steuern, dass, wenn DTT 262 kleiner als –4 Newtonmeter ist, der Drehmomentfehler 261 auf ein erstes Langzeit-Tiefpassfilter 280 angewendet wird; wenn DTT 262 zwischen –4 und 4 Newtonmeter liegt, dann wird der Drehmomentfehler 261 auf ein zweites Langzeit-Tiefpassfilter 282 angewendet. Wenn DTT 262 größer als 4 Newtonmeter ist, dann wird der Drehmomentfehler 261 zu einem dritten Langzeit-Tiefpassfilter 284 geleitet.
Jedes Tiefpassfilter 280, 282 und 284 gibt eine Ausgabe an eine Grenzfunktion 286, 288 bzw. 290, sodass ein Fehler bestimmt wird, wenn die Vorspannung einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Der gelernte Wert für jedes Langzeit-Tiefpassfilter 280, 282 und 284 wird in einem EEPROM oder einem anderen nicht flüchtigen Speicher bei jeder Schleife des im Prozessdiagramm 250 beschriebenen Verfahrens gespeichert. Der Ausgang des Vorspannungsfehler-Korrekturverfahrens 268 wird in dem Summierer 270 von dem Drehmomentfehler 261 subtrahiert und ergibt einen vorspannungskompensierten Drehmomentfehler 271. Dieser Wert wird auf ein nichtlineares Tiefpassfilter 274 angewendet, das eine Nachschlagtabelle 272 verwendet, um die Anpassung an den Ausgang 275 des nichtlinearen Tiefpassfilters auf die bekannte Weise zu bestimmen. Der Ausgang 275 des nichtlinearen Tiefpassfilters wird zu der Absolutfunktion 276 geleitet. Der Ausgang der Absolutfunktion 276 (A) wird dann mit einer Schwelle (B) verglichen. Wenn der Absolutfunktions-Ausgang 276 größer ist als die Schwelle B, dann wird ein Fehlerzustand bestimmt.
9 zeigt einen Graphen 300, der eine beispielhafte Anwendung des oben mit Bezug auf das Prozessdiagramm 250 in 8 beschriebenen Fehlerdiskriminierungsverfahrens zeigt. Die Kurven 112, 114, 116 und 118 stellen Ausgänge von nichtlinearen Tiefpassfiltern, wie sie oben beschrieben wurden, angewandt mit einer Stufenfunktion von 620 mV, 1,2 V, 1,8 V bzw. 4 V dar. Wie oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, werden Punkte 124, 126, 122, 128, 130, 132 und 134 als die Zeit eingezeichnet, die erforderlich ist, um einen Fehler an den entsprechenden an dem nichtlinearen Filter angelegten Spannungen zu erzeugen. Es ist ersichtlich, dass das nichtlineare Filterverfahren eine Fehlerdiskriminierung viel näher an 60 erzeugt als das durch 3 gezeigte lineare Filterverfahren.
Es ist verständlich, dass die oben beschriebenen Verfahren unter Verwendung von analogen Steuerkreisen oder digital unter Verwendung eines digitalen Steuereingangssensors oder eines analogen Sensors mit einem A/D-Umwandler und einem Mikroprozessor oder einer Kombination von analogen und digitalen Prozessen implementiert sein können.
Während bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, können daran verschiedene Abwandlungen und Ergänzungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung, wie durch die Ansprüche definiert, abzuweichen. Demgemäß sollte einzusehen sein, dass die vorliegende Erfindung zu Illustrationszwecken und nicht einschränkend beschrieben wurde.

Claims

Verfahren zum Detektieren eines Fehlerzustandes in einem Steuereingangssensor (34), umfassend die Schritte, dass: zulässige Grenzen eines Fehlersignals (102, 122, 152, 261), das aus einem Ausgang des Steuereingangssensors erzeugt wird, gegen die Zeit bestimmt werden; das Fehlersignal (102, 122, 152, 261) durch ein Tiefpassfilter (104, 124, 154, 156, 157, 274) geleitet wird; ein Absolutwert des Ausgangs des Tiefpassfilters (104, 124, 154, 156, 157, 274) mit einer Schwelle verglichen wird; ein Fehlerzustand ausgegeben wird, wenn der Ausgang des Tiefpassfilters (104, 124, 154, 156, 157, 274) die Schwelle überschreitet; und eine Zeitkonstante des Tiefpassfilters (104, 124, 154, 156, 157, 274) und die Schwelle derart gewählt werden, dass ein Fehlerzustand detektiert wird, wenn sich das Fehlersignal den zulässigen Grenzen des Fehlersignals nähert, bevor es sie überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zulässigen Grenzen des Fehlersignals (102, 122, 152, 261) auf Lenksystemeigenschaften basieren.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zulässigen Grenzen zumindest teilweise durch empirische Verfahren bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Tiefpassfilter (104, 124, 154, 156, 157, 274) ein erstes Tiefpassfilter (154) umfasst, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst, dass: das Fehlersignal (152) durch ein zweites Tiefpassfilter (156) und einen Verstärkungsmultiplizierer (160) parallel mit dem ersten Tiefpassfilter (154) geleitet wird; ein maximaler von Absolutwerten von Ausgängen des ersten Tiefpassfilters (154) und des Verstärkungsmultiplizierers (160) mit dem Schwellenwert verglichen wird; und Zeitkonstanten des ersten und des zweiten Tiefpassfilters (154, 156), die Verstärkung (160) und die Schwelle derart gewählt werden, dass ein Fehlerzustand detektiert wird, wenn sich das Fehlersignal (152) den zulässigen Grenzen nähert, ohne sie zu überschreiten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Tiefpassfilter (104, 124, 154, 156, 157, 274) ein Tiefpassfilter erster Ordnung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Tiefpassfilter (104, 124, 154, 156, 157, 274) ein nichtlineares Tiefpassfilter ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fehlersignal (102, 122, 152, 261) einen digitalen Wert umfasst, der in einem digitalen Speicher gespeichert ist und das Leiten, Vergleichen und Ausgeben digital unter Verwendung eines Mikroprozessors ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend die Schritte, dass: das Fehlersignal (102, 122, 152, 261) aus dem Ausgang des Steuereingangssensors (34) erzeugt wird, wobei das Fehlersignal (102, 122, 152, 261) ein Steuereingangsfehlersignal (102, 122, 152, 261) ist, und das Steuereingangsfehlersignal (102, 122, 152, 261) in ein Steuersystem eingegeben wird, das ein Tiefpassfilter (104, 124, 154, 156, 157, 274) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Erzeugen umfasst, dass das Steuereingangsfehlersignal (102, 122, 152, 261) aus Steuereingangssensorausgängen eines an einer Lenksäule (33) montierten Drehmomentsensors (34) erzeugt wird, der derart ausgestaltet ist, dass er das Drehmoment erfasst, das von einem Fahrer auf ein Lenkrad (32) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt, dass eine Signalvorspannung dadurch kompensiert wird, dass das Fehlersignal (261) durch eine Signalvorspannungs-Korrekturroutine (268) weitergeleitet wird, bevor das Fehlersignal (261) zu dem Tiefpassfilter (274) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend die Schritte, dass: das Fehlersignal (261) aus Steuereingangssensorausgängen des Steuereingangssensors (34) erzeugt wird, wobei das Fehlersignal ein Steuereingangsfehlersignal (261) ist, wobei das Kompensieren der Signalvorspannung den Schritt umfasst, dass das Steuereingangsfehlersignal (261) durch ein erstes Langzeit-Tiefpassfilter (280) geleitet wird, wenn ein Ausgang des Steuereingangssensors (34) innerhalb eines ersten Bereiches liegt, und das Steuereingangsfehlersignal durch mindestens ein zusätzliches Langzeit-Tiefpassfilter (280, 282) geleitet wird, wenn der Ausgang des Steuereingangssensors (34) innerhalb eines zweiten Bereiches liegt, um Nichtlinearitäten im Ausgang des Steuereingangssensors (34) zu kompensieren.
System zum Detektieren eines Fehlerzustandes in einem Steuereingangssensor, das umfasst: einen Controller (36), der ein Fehlersignal (102, 122, 152, 261), das aus einem Ausgang des Steuereingangssensors erzeugt wird, durch ein Tiefpassfilter (104, 124, 154, 156, 157, 174) geleitet wird; der Ausgang des Tiefpassfilters (104, 124, 154, 156, 157, 174) mit einer Schwelle verglichen wird und ein Fehlerzustandssignal ausgegeben wird, wenn der Ausgang des Tiefpassfilters (104, 124, 154, 156, 157, 174) eine Schwelle überschreitet, wobei eine Zeitkonstante des Tiefpassfilters (102, 122, 152, 261) und die Schwelle derart sind, dass der Fehlerzustand detektiert wird, wenn sich das Fehlersignal (102, 122, 152, 261) zulässigen Grenzen nähert, bevor es sie überschreitet.
System nach Anspruch 12, wobei die Steuerung (36) einen Eingang für das Fehlersignal (102, 122, 152, 261) umfasst, wobei das Fehlersignal (102, 122, 152, 261) ein Steuereingangsfehlersignal (102, 122, 152, 261) ist.
System nach Anspruch 13, wobei die zulässigen Grenzen des Steuereingangsfehlersignals (102, 122, 152, 261) auf Lenksystemeigenschaften basieren.
System nach Anspruch 12, wobei die zulässigen Grenzen zumindest teilweise durch empirische Verfahren bestimmt sind.
System nach Anspruch 12, wobei das Tiefpassfilter (104, 124, 154, 156, 157, 174) ein erstes Tiefpassfilter (154) umfasst, wobei der Controller ferner: das Fehlersignal durch ein zweites Tiefpassfilter (156) und einen Verstärkungsmultiplizierer (160) parallel mit dem ersten Tiefpassfilter (154) leitet; und das Maximum oder Minimum der Ausgänge des ersten Tiefpassfilters (154) und des zweiten Verstärkungsmultiplizierers (160) mit dem Schwellenwert vergleicht; wobei Zeitkonstanten des ersten und zweiten Tiefpassfilters (154, 156), die Verstärkung (160) und die Schwelle derart sind, dass der Fehlerzustand detektiert wird, wenn sich das Fehlersignal den zulässigen Grenzen nähert, bevor es sie überschreitet.
System nach Anspruch 12, wobei das Tiefpassfilter (104, 124, 154, 156, 157, 174) ein lineares Tiefpassfilter ist.
System nach Anspruch 12, wobei das Tiefpassfilter (104, 124, 154, 156, 157, 174) ein nichtlineares Tiefpassfilter ist.
System nach Anspruch 12, wobei die Steuerung (36) einen Mikroprozessor umfasst und das Fehlersignal (102, 122, 152, 261) einen digitalen Wert umfasst, der in einem digitalen Speicher gespeichert ist und das Leiten, Vergleichen und Ausgeben digital durch den Mikroprozessor ausgeführt wird.
System nach Anspruch 12, ferner umfassend: eine Lenksäule (33) mit einem an ihr montierten Steuereingangssensor (34), der derart ausgestaltet ist, dass er den Steuereingang erfasst, der von einem Fahrer auf ein Lenkrad (32) aufgebracht wird, wobei der Controller (36) das Fehlersignal (102, 122, 152, 261) aus Steuereingangssensorausgängen des Steuereingangssensors (34) erzeugt.
System nach Anspruch 12, wobei der Controller (36) einen Signalvorspannungsfehler dadurch kompensiert, dass er das Fehlersignal (261) durch eine Signalvorspannungs-Korrekturroutine (268) leitet, bevor er das Fehlersignal (261) zu dem Tiefpassfilter leitet.
System nach Anspruch 21, ferner umfassend einen Steuereingangssensor (34), wobei das Fehlersignal ein Steuereingangsfehlersignal (261) ist, das aus einem Ausgang des Steuereingangssensors erzeugt wird, und wobei der Controller (36) auch Nichtlinearitäten im Steuereingangssensorausgang unter Verwendung der Signalvorspannungs-Korrekturroutine kompensiert, indem er das Steuereingangsfehlersignal (261) durch ein erstes Langzeit-Tiefpassfilter (280) weiterleitet, wenn ein Ausgang des Steuereingangssensors (34) innerhalb eines ersten Bereiches liegt, und das Steuereingangsfehlersignal durch mindestens ein zusätzliches Langzeit-Tiefpassfilter (282, 284) leitet, wenn der Ausgang des Steuereingangssensors (34) innerhalb eines zweiten Bereiches liegt.