DE102004049459A1

DE102004049459A1 - Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung

Info

Publication number: DE102004049459A1
Application number: DE102004049459A
Authority: DE
Inventors: Katsunori Toyonaka Matsubara; Makoto Hirakata Inoue
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2004-10-11
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2024-10-12
Also published as: CN100468425C; CN1606024A; US20050080531A1; DE102004049459B4; US6941207B2

Abstract

Eine Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung berechnet die Lenkwinkelgeschwindigkeit in einer ersten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit und einer zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit unter Verwendung eines Lenkwinkelsignals von einer Lenkwinkelerzeugungseinheit und gibt die Lenkwinkelgeschwindigkeit durch Umschalten in Bezug auf einen bestimmten Schwellenwert für die Lenkwinkelgeschwindigkeit aus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung, die beispielsweise bei einem Fahrzeugsteuersystem von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.

Bislang sind zwei unterschiedliche Verfahren zur Erfassung einer Lenkwinkelgeschwindigkeit bekannt. Das erste Verfahren besteht darin, die Anzahl an Impulsen zu zählen, die entsprechend der Änderung eines Lenkwinkels während eines vorbestimmten Zeitraums erzeugt werden, und die Lenkwinkelgeschwindigkeit aus dem Ergebnis der Zählung zu bestimmen. Das zweite Verfahren besteht darin, den Zyklus der Impulse sowie den Zeitraum auf hohem Pegel oder niedrigem Pegel der Impulse zu zählen, und die Lenkwinkelgeschwindigkeit aus der gezählten Zeit zu bestimmen.

Als druckschriftlicher Stand der Technik lässt sich in diesem Zusammenhang die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2000-85609 angeben.

Bei dem ersten Verfahren besteht allerdings die Schwierigkeit, dass die erfasste Lenkwinkelgeschwindigkeit bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit nicht sehr genau ist. Bei dem zweiten Verfahren besteht die Schwierigkeit darin, dass die erfasste Lenkwinkelgeschwindigkeit bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit nicht sehr genau ist.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten entwickelt.

Die Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf:

(i) Eine Lenkwinkelerzeugungseinheit zur Erzeugung eines Lenkwinkelsignals in Treppenform in Abhängigkeit von Änderungen des Lenkwinkels,
(ii) eine erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit zur Bestimmung der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit durch Dividieren eines ersten Änderungsbetrages des Lenkwinkelsignals während einer vorbestimmten Zeit durch die vorbestimmte Zeit,
(iii) eine zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit zur Bestimmung (a) eines zweiten Änderungsbetrages des Lenkwinkelsignals zum Zeitpunkt einer Änderung des Lenkwinkelsignals, (b) einer Differenzzeit durch Subtrahieren der Zeit bei einer vorherigen Änderung des Lenkwinkelsignals von der Zeit zur Änderung des Lenkwinkelsignals, und (c) einer zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit, durch Dividieren des zweiten Änderungsbetrages durch die Differenzzeit, und
(iv) einen Selektor zum Auswählen und Ausgeben der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit. Der Selektor wählt die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit in jenem Fall aus, in welchem die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit größer als ein vorbestimmter Schwellenwert sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
1 ein Blockschaltbild der Lenkwinkelerzeugungseinheit bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild der Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine Darstellung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von der ersten und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechrungseinheit bestimmt wird, beim Fahren mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine Darstellung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von der ersten und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit bestimmt wird, beim Fahren mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung zur Erläuterung des Schwellenwerts bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
6 eine Darstellung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von der ersten und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit bestimmt wird, beim Fahren mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der bevorzugten Ausführungsform
1 ist ein Blockschaltbild der Lenkwinkelerzeugungseinheit gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf dem Außenumfang eines ersten Rotors 11 sind Zähne 12 vorgesehen, und die Anzahl dieser Zähne beträgt m (m ist eine natürliche Zahl), wogegen auf dem Außenumfang eines zweiten Rotors 13 Zähne 14 vorgesehen sind, und die Anzahl dieser Zähne beträgt n (n ist eine natürliche Zahl, wobei die Beziehung n < m gilt). Der erste Rotor 11 und der zweite Rotor 13 sind miteinander über die Zähne 12 und die Zähne 14 verbunden. Wenn sich der erste Rotor 11 dreht, dreht sich der zweite Rotor 13 mit einer Geschwindigkeit, die m/n-mal höher ist als die Geschwindigkeit des ersten Rotors 11.
Auf dem zweiten Rotor 13 ist mit diesem vereinigt ein Magnet 15 vorgesehen, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Der Magnet 13 ist gleichmäßig an 2p Magnetpolen (p ist eine natürliche Zahl) magnetisiert. Um den magnetischen Fluss des Magneten 15 zu erfassen, ist ein Magnetwiderstandselement 16, das einen Sensor darstellt, so angeordnet, dass es dem Magneten 15 mit einem Spalt dazwischen gegenüberliegt. Durch diese Konstruktion gibt das Magnetwiderstandselement 16 ein sinusförmiges Signal mit p Zyklen pro Umdrehung des zweiten Rotors 13 aus. Bei der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform wird ein anisotropes Magnetwiderstandselement (AMR-Element) als das Magnetwiderstandselement 16 eingesetzt.
Die Lenkwinkelberechnungseinheit (Mikrocomputer) 17 tastet das sinusförmige Signal ab, das von dem Magnetwiderstandselement 16 abgegeben wird, und wandelt es in Digitaldaten um, bestimmt den Lenkwinkel durch Berechnung dieser Digitaldaten, und gibt diesen als Lenkwinkelsignal 25 aus. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird der Abtastzyklus als T1 bezeich net. Bei der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform bestimmt die Lenkwinkelberechnungseinheit 17 den Lenkwinkel zu jedem Zeitpunkt der Abtastung, und gibt das Lenkwinkelsignal 25 aus, jedoch kann auch der Lenkwinkel mit mehreren Abtastungen bestimmt und ausgegeben werden. Das Lenkwinkelsignal 25 wird von der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 25 und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23 ausgegeben. Weiterhin erfasst die Lenkwinkelberechnungseinheit 17 eine Verzögerung des zweiten Rotors 13 aus einer Änderung des Lenkwinkelsignals 25, und gibt ein die Verzögerung anzeigendes Signal an den Selektor 24 aus.
Als nächstes wird erläutert, wie die Lenkwinkelgeschwindigkeit bestimmt wird.
Wie in 2 gezeigt, weist die Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: (i) Die Lenkwinkelerzeugungseinheit 21, wie anhand von 1 beschrieben wurde, (ii) die erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22 zur Bestimmung der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit 26 aus dem Lenkwinkelsignal 25, das von der Lenkwinkelerzeugungseinheit 21 ausgegeben wird, (iii) die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23 zur Bestimmung der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit 27 aus dem Lenkwinkelsignal 25, das von der Lenkwinkelerzeugungseinheit 21 ausgegeben wird, und (iv) den Selektor 24 zur Auswahl der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit 26 und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit 27. Die Lenkwinkelberechnungseinheit 17, die erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22, die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23, und der Selektor 24 können durch einen einzigen Mikrocomputer verwirklicht werden.
Die erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22 bestimmt jedes Mal dann, wenn ein neues Lenkwinkelsignal 25 eingegeben wird, die Differenz zwischen dem neu eingegebenen Lenkwinkelsignal 25 und jenem Lenkwinkelsignal 25, das eine vorbestimmte Zeit T2 früher eingegeben wurde, und dividiert diese Differenz durch die Zeit T2, um die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit 26 zu bestimmen. Die Zeit T2 ist gleich dem k-fachen des Zeitraums T1. Die natürliche Zahl "k" kann gleich 1 sein, sollte jedoch vorzugsweise nicht kleiner sein als 2.
Die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23 bestimmt jedes Mal dann, wenn eine Änderung beim Lenkwinkelsignal 25 auftritt, (i) die Differenz des Lenkwinkels, durch Subtrahieren des Lenkwinkelsignals 25 vor der Änderung von dem Lenkwinkelsignal 25 nach der Änderung, (ii) die Zeit T4, die von der unmittelbar vorhergehenden Änderung bis zur momentanen Änderung vergangen ist, und (iii) die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit 27 durch Dividieren der Lenkwinkeldifferenz zwischen den beiden durch die Zeit T4. Die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23 führt eine Zwischenspeicherung der bestimmten zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit 27 während der Zeit T4 durch.
Der Selektor 24 gibt selektiv die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit 26 oder die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit 27 aus, unter Bezugnahme auf einen bestimmten Schwellenwert für die Lenkwinkelgeschwindigkeit. Durch die voranstehend geschilderte Konstruktion der Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung wird ermöglicht, eine Lenkwinkelgeschwindigkeit zu bestimmen, die mit höherer Genauigkeit besser an die tatsächliche Lenkwinkelgeschwindigkeit angepasst ist.
3 ist ein Zeitablaufdiagramm der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die mit der jeweiligen Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22 bzw. 23 bestimmt wird, beim Fahren mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit.
3 zeigt, dass bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit 27 die tatsächliche Lenkwinkelgeschwindigkeit gut verfolgen kann, damit eine Lenkwinkelgeschwindigkeit ausgegeben wird, die genauer ist und weniger stark schwankt, verglichen mit der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit 26.
Andererseits ist 4 ein Zeitablaufdiagramm der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von der jeweiligen Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22 bzw. 23 bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird. 4 zeigt, dass bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit 26 die tatsächliche Lenkwinkelgeschwindigkeit so verfolgen kann, dass eine Lenkwinkelgeschwindigkeit ausgegeben wird, die genauer ist und weniger Schwankungen aufweist, verglichen mit der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit 27.
Der Selektor 24 wählt die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit 26 aus und gibt diese aus, und zwar in jenem Fall, in welchem die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit 26 und/oder die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit 27 einen vorbestimmten Schwellenwert 28 überschreitet.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 der Schwellenwert 28 erläutert.
Wie aus 5 hervorgeht, wird der Schwellenwert 28 vorher auf einen Wert eingestellt, bei welchem in einem Bereich unterhalb des Schwellenwerts 28 der Änderungsbetrag der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit 26 größer wird als der Änderungsbetrag der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit 27. Mit dem Schwellenwert 28 als Grenzlinie werden daher die relativen Änderungsbeträge der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit 26 und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit 27 umgekehrt. Durch eine derartige Einstellung des Schwellenwerts 28 wird ermöglicht, eine äußerst genaue Lenkwinkelgeschwindigkeit zu erhalten.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung der Art und Weise der Bestimmung der Lenkwinkelgeschwindigkeit während einer Verzögerung mit niedriger Geschwindigkeit.
6 zeigt die Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von den jeweiligen Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheiten bestimmt wird, während einer Verzögerung bei niedriger Geschwindigkeit der Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung.
Wie in 6 gezeigt wird, in jenem Fall, in welchem die tatsächliche Lenkwinkelgeschwindigkeit 29 mit einer Geschwindigkeit unterhalb des Schwellenwerts 28 verzögert wird, ein Abschnitt erzeugt, bei welchem die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit 27 den Wert 0 [Grad/Sekunde] annimmt. Um dies zu ver meiden, wählt in jenem Fall, in welchem die Lenkwinkelberechnungseinheit 17 eine Verzögerung feststellt, und die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit 27 den Wert 0 [Grad/Sekunde] erreicht, der Selektor 24 die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit 26 aus, und gibt diese aus.
Die Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgelegt, dass sie die Lenkwinkelgeschwindigkeit unter Verwendung einer ersten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit und einer zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit berechnet, und durch Umschaltung eine von diesen mit einem bestimmten Schwellenwert als Bezugswert ausgibt. Die vorliegende Erfindung kann daher eine Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung zur Verfügung stellen, welche die Lenkwinkelgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit und verbesserter Auflösung im Bereich von niedrigen bis zu hohen Geschwindigkeiten bestimmen kann. Sie ist besonders nützlich für Kraftfahrzeuge und dergleichen, bei denen die Ausgabe der Lenkwinkelgeschwindigkeit erforderlich ist.

Claims

Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung, welche aufweist: eine Lenkwinkelerzeugungseinheit zur Erzeugung eines Lenkwinkelsignals in Treppenform in Abhängigkeit von Änderungen des Lenkwinkels; eine erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit zur Bestimmung der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit durch Dividieren eines ersten Änderungsbetrags des Lenkwinkelsignals während einer vorbestimmten Zeit durch die vorbestimmte Zeit; eine zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit zur Bestimmung eines zweiten Änderungsbetrages des Lenkwinkelsignals zum Zeitpunkt einer Änderung des Lenkwinkelsignals, einer Differenzzeit durch Subtrahieren der Zeit zu einer vorherigen Änderung des Lenkwinkelsignals von der Zeit zum Zeitpunkt der Änderung des Lenkwinkelsignals, und einer zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit durch Dividieren des zweiten Änderungsbetrags durch die Differenzzeit; und einen Selektor zur Auswahl der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit oder der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit, wobei der Selektor die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit in jenem Fall auswählt, in welchem die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit größer sind als ein vorbestimmter Schwellenwert.
Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert auf einen Wert eingestellt wird, bei welchem mit dem Schwellen wert als Grenzlinie die relativen Änderungsbeträge der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit umgekehrt sind.
Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Selektor die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit in jenem Fall ausgibt, in welchem die Lenkwinkelgeschwindigkeit verzögert wird.
Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Selektor die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit in jenem Fall ausgibt, in welchem die Lenkwinkelgeschwindigkeit verzögert wird, und die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit im Wesentlichen gleich Null ist.
Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkelerzeugungseinheit einen magnetischen Lenkwinkelsensor aufweist.
Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkelerzeugungseinheit weiterhin einen zweiten Rotor aufweist, der sich verbunden mit einem ersten Rotor dreht, und der Lenkwinkelsensor mit einem Magneten versehen ist, der am zentralen Teil des zweiten Rotors angeordnet ist, und mit einem anisotropen Magnetwiderstandselement (AMR-Element), das an einer Stelle gegenüberliegend dem Magneten angeordnet ist.