DE102004062809A1

DE102004062809A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer kleinen Geschwindigkeit

Info

Publication number: DE102004062809A1
Application number: DE200410062809
Authority: DE
Inventors: Oliver Huth; Martin Kallnik; Thomas Dr. Meurers
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer kleinen Geschwindigkeit, bei dem einer zeitlichen Abfolge von Signalen, die von einer sich bewegenden regelmäßigen Anordnung erzeugt werden, eine Geschwindigkeit zugeordnet wird. DOLLAR A Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass DOLLAR A - eine erste Zeitdauer festgelegt wird, DOLLAR A - ein erstes Signal empfangen wird, DOLLAR A - nach einem Ablaufen der ersten Zeitdauer eine Geschwindigkeit ermittelt wird, die einer Zeitdauer seit dem Empfangen des ersten Signals zugeordnet ist. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ebenfalls eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer kleinen Geschwindigkeit, bei dem einer zeitlichen Abfolge von Signalen, die von einer sich bewegenden regelmäßigen Anordnung erzeugt werden, eine Geschwindigkeit zugeordnet wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ermitteln einer kleiner Geschwindigkeit, umfassend eine regelmäßige Anordnung von bewegbaren Mitteln zum Verursachen eines Signals, ein Zeitmessmittel zum Ermitteln einer Zeitdauer zwischen einem Auftreten eines ersten und eines zweiten Signals und ein Zuordnungsmittel, welches einer ermittelten Zeitdauer eine Geschwindigkeit zuordnet.

Die Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs wird üblicherweise mit Geschwindigkeitssensoren an Rädern des Kraftfahrzeugs ermittelt, die einen Zahnkranz aufweisen, dessen Zähne ein Signal erzeugen, wenn sie sich an einem Abnehmer vorbei bewegen.

Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird dabei anhand der zeitlichen Abfolge der Signale ermittelt, wobei insbesondere eine Zuordnung zwischen der Zeitdauer zwischen zwei Signalen und einem Wert für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorgenommen wird.

Mit einer Verringerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs vergrößert sich die Zeitdauer zwischen zwei Signalen, bis es schließlich in einer typischerweise zur Verfügung stehenden Zeit nicht mehr möglich ist, anhand der zeitlichen Abfolge der Signale zu erkennen, ob eine sehr geringe Geschwindigkeit oder ein Stillstand des Fahrzeugs vorliegt. Üblicherweise wird ein Stillstand des Fahrzeugs daher dann ermittelt, wenn ein zweites Signal innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Auftreten eines ersten Signals ausbleibt.

Damit ist es jedoch nicht möglich, sehr kleine Geschwindigkeiten des Fahrzeugs zu ermitteln. Dies ist allerdings beispielsweise für die Aktivierung von Funktionen eines Fahrzeugs erforderlich, die bei sehr kleinen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder erst bei einem Stillstand des Fahrzeugs aktiviert werden sollen bzw. auch im untersten Geschwindigkeitsbereich aktiv sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ermittlung kleiner Geschwindigkeit, insbesondere kleiner Radgeschwindigkeiten zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach dem Patentanspruch 1 und durch eine Vorrichtung nach dem Patentanspruch 10 gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Ermitteln einer kleinen Geschwindigkeit, bei dem einer zeitlichen Abfolge von Signalen, die von einer sich bewegenden regelmäßigen Anordnung erzeugt werden, eine Geschwindigkeit zugeordnet wird, bereit, das sich dadurch auszeichnet, dass

– eine erste Zeitdauer festgelegt wird,
– ein erstes Signal empfangen wird,
– nach einem Ablaufen der ersten Zeitdauer eine Geschwindigkeit ermittelt wird, die einer Zeitdauer seit dem Empfangen des ersten Signals zugeordnet ist.

Durch das Verfahren können Schätzwerte für Geschwindigkeiten der regelmäßigen Anordnung ermittelt werden, bei denen die Zeitdauer zwischen zwei Signalen sehr groß wird. Anhand der Festlegung der ersten Zeitdauer wird dabei bestimmt, in welchen Situationen die Ermittlung der Geschwindigkeit anhand des beschriebenen Verfahrens anstelle der konventionellen Ermittlung erfolgt.

Nach dem Ablauf der ersten Zeitdauer wird anhand des Verfahrens vorteilhaft ein Wert für die maximal mögliche Geschwindigkeit der Anordnung ermittelt.

Wenn auf das erste Signal, beispielsweise aufgrund eines Stillstandes der Anordnung, kein zweites Signal folgt, so sinkt die ermittelte Geschwindigkeit umgekehrt proportional zu der Zeitdauer seit dem Empfangen des ersten Signals. Ein Stillstand der Anordnung kann damit ausreichend schnell erkannt werden.

Folgt auf das erste Signal ein zweites Signal, ist es in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass während einer dem zeitlichen Abstand zwischen dem Empfangen des ersten Signals und des zweiten Signals entsprechenden zweiten Zeitdauer nach dem Empfangen des zweiten Signals eine Geschwindigkeit ermittelt wird, die der zweiten Zeitdauer entspricht.

Hierdurch werden Geschwindigkeiten der Anordnung erkannt, die kleiner als die Minimalgeschwindigkeit sind, welche der vorgegebenen ersten Zeitdauer entspricht. Somit können auch sehr kleine Geschwindigkeiten der regelmäßigen Anordnung aufgelöst werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nach der zweiten Zeitdauer nach dem Empfangen des zweiten Signals eine Geschwindigkeit ermittelt wird, die einer Zeitdauer seit dem Empfangen des zweiten Signals entspricht.

Der nach Ablauf der zweiten Zeitdauer nach dem Empfangen des zweiten Signals ermittelte Wert der Geschwindigkeit der Anordnung entspricht damit wiederum einem maximal möglichen Wert für die Geschwindigkeit der Anordnung. Das Verfahren entspricht dabei dem in Anspruch 1 angegeben Verfahren, wobei die vorgegebene erste Zeitdauer hier durch die zweite Zeitdauer ersetzt wird.

In möglichen Anwendungen des Verfahrens muss ein Stillstand einer Anordnung nicht exakt festgestellt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird daher ein Stillstand der Anordnung erkannt, wenn die ermittelte Geschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die ermittelte Geschwindigkeit eine Winkelgeschwindigkeit eines Zahnrades ist.

Vorzugsweise wird die Winkelgeschwindigkeit ω des Zahnrades durch die Beziehung ω = (2·π)/(N·Δt) einer Zeitdauer Δt zwischen zwei Signalen zugeordnet, wobei N die Anzahl der Zähne des Zahnrades bezeichnet.

In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Zahnrad an der Drehachse eines Rades eines Fahrzeugs befestigt, und die Winkelgeschwindigkeit ω des Zahnrades wird anhand der Beziehung ω = v·R einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zugeordnet, wobei R einen Radius des Rades des Fahrzeugs bezeichnet.

Weiterhin ist es besonders zweckmäßig, dass eine Zeitdauer in eine Anzahl von Taktschritten einer vorgegebenen Zeitdauer unterteilt wird.

In einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist es zudem vorgesehen, dass eine Zeitdauer anhand einer Anzahl von Taktschritten bestimmt wird.

Dies ermöglicht es, dass Verfahren durch eine Steuereinheit durchführen zu können, die mit einer bestimmten Taktfrequenz arbeitet. Die Dauer der Taktschritte ergibt sich dabei vorzugsweise aus der Taktfrequenz.

Die Erfindung stellt zudem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereit. Die Vorrichtung zum Ermitteln kleiner Geschwindigkeiten, umfassend eine regelmäßige Anordnung von bewegbaren Mitteln zum Verursachen eines Signals, ein Zeitmessmittel zum Ermitteln einer Zeitdauer zwischen einem Auftreten eines ersten und eines zweiten Signals und ein Zuordnungsmittel, welches einer ermittelten Zeitdauer eine Geschwindigkeit zuordnet, zeichnet sich dadurch aus, dass sie in wenigstens zwei Betriebszuständen betreibbar ist, wobei ein erster Betriebszustand nach dem Auftreten des zweiten Signal während der ermittelten Zeitdauer, mindestens jedoch während einer vorgegebenen, in der Vorrichtung hinterlegten Zeitdauer, aktiviert ist, und wobei ein zweiter Bebtriebszustand nach einem Ablaufen der ermittelten Zeitdauer nach dem Auftreten des zweiten Signals aktiviert ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung entspricht ein Ausgangssignal der Vorrichtung einer der ermittelten Zeitdauer zugeordneten Geschwindigkeit, wenn sich die Vorrichtung in dem ersten Betriebszustand befindet.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung entspricht ihr Ausgangssignal einer Geschwindigkeit, die einer Zeitdauer zwischen der Ausgabe des Ausgangssignals und dem Auftreten des zweiten Signals entspricht, wenn sich die Vorrichtung in dem zweiten Betriebszustand befindet.

Damit eignet sich die Vorrichtung vorteilhaft zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens, bei dem während einer ersten Zeitdauer nach dem Empfangen des ersten Signals eine erste Geschwindigkeit ermittelt wird, und nach dem Ablaufen dieser Zeitdauer eine momentan maximal mögliche Geschwindigkeit ermittelt wird.

Bei der regelmäßigen Anordnung handelt es sich in einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung um ein drehbares Zahnrad.

Vorzugsweise handelt es sich bei der zugeordneten Geschwindigkeit um eine Winkelgeschwindigkeit des Zahnrades.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht zudem vor, dass das Zahnrad an einer Drehachse eines Rades befestigt ist.

Bei der zugeordneten Winkelgeschwindigkeit handelt es sich hier vorzugsweise um eine Geschwindigkeit des Rades.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren.
Von den Figuren zeigt
1 einen ersten zeitlichen Verlauf eines Ausgangssignals eines Auswerteeinheit zum Ermitteln einer Geschwindigkeit,
2 einen zweiten zeitlichen Verlauf eines Ausgangssignals eines Auswerteeinheit zum Ermitteln einer Geschwindigkeit,
3 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Ermitteln einer Geschwindigkeit,
4 einen ersten Verlauf eines Ausgangssignals einer getaktet arbeitenden Auswerteeinheit und
5 einen zweiten Verlauf eines Ausgangssignals einer getaktet arbeitenden Auswerteeinheit.
In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden kleine Geschwindigkeiten eines Rades eines Kraftfahrzeugs ermittelt, aus denen beispielsweise eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abgeleitet werden kann.
Die folgende Darstellung dieser Ausführungsform ist dabei jedoch nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen. Der Fachmann erkennt, dass die Erfindung in ähnlicher Weise auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden kann.
Zum Bestimmen der Drehzahl ν eines Rades ist üblicherweise ein Zahnrad an einer Drehachse des Rades angebracht, dessen Zähne sich an einem Abnehmer vorbei bewegen.
Bei dem Abnehmer handelt es sich beispielsweise um einen induktiven Sensor, der üblicherweise aus einem weichmagnetischen Polstift bestehet, der eine Induktionsspule trägt. Bei Verwendung eines derartigen Abnehmers sind die Zähne des Zahnrades aus einem ferromagnetischen Material gefertigt, so dass eine Rotation des Zahnrades zu einer zeitlichen Veränderung des magnetischen Flusses in der Induktionsspule führt und eine Spannung in der Induktionsspule induziert wird. Die Induktionsspannung zeigt dabei einen sinusähnlichen Verlauf mit einer Frequenz, die proportional zu der Drehzahl ν des Rades ist.
Es können jedoch ebenfalls so genannte Hall-Sensoren, Gradienten-Sensoren, Tangential-Sensoren oder weitere dem Fachmann bekannte Sensoren als Abnehmer eingesetzt werden.
Anhand von Signalen des eingesetzten Abnehmers wird die Drehzahl des Rades in einer Auswerteeinheit bestimmt, wobei hier davon ausgegangen wird, dass der Abnehmer impulsartige Signale an die Auswerteeinheit übermittelt. Bei einem sinusähnlichen zeitlichen Verlauf der Messgröße eines Sensors wird dabei beispielsweise bei jedem Nulldurchgang der Messgröße ein Signal an die Auswerteeinheit übermittelt.
Aus dem zeitlichen Abstand Δt zwischen zwei Signalen ermittelt die Auswerteeinheit die Drehzahl ν, bzw. die Winkelgeschwindigkeit ω des Rades. Bei Verwendung eines Zahnrades mit N Zähnen gilt:
Zwischen der Winkelgeschwindigkeit ω und der Drehzahl ν besteht dabei der Zusammenhang ω = 2·π·ν. Die translatorische Geschwindigkeit v des Rades bzw. des Fahrzeugs ergibt sich – unter der Bedingung, dass das Rad rollt – anhand der Relation ω = v·R (2)in der R den Radius des Rades bezeichnet.
Bei einer kontinuierlichen Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit ω und/oder der Geschwindigkeit v durch die Auswerteeinheit ist es dabei vorgesehen, während der Zeitdauer Δt, die zwischen dem Empfang von zwei Signalen des Sensors liegt, keine neue Winkelgeschwindigkeit ω zu bestimmen, sondern jeweils den zuletzt berechneten Wert als Ausgangssignal bereitzustellen.
Nach dem Empfang eines Signals und der Berechnung der Winkelgeschwindigkeit ω anhand des zeitlichen Abstandes zu dem zuletzt empfangenen Signal wird die Geschwindigkeit somit erst dann neu berechnet, wenn das nächstfolgende Signal empfangen wird.
Es ist dabei jedoch vorgesehen, zunächst eine maximale Zeitdauer Δt_max zwischen zwei Signalen festzulegen und in der Auswerteeinheit zu hinterlegen, in welcher der zuletzt berechnete Wert der Winkelgeschwindigkeit ω bzw. der Geschwindigkeit v von der Auswerteeinheit ausgegeben wird.
Hat diese nach der Zeitdauer Δt_max seit dem Empfang des letzten Sensorsignals zum Zeitpunkt t₀ kein weiteres Signal empfangen, ist es vorgesehen, zu späteren Zeitpunkten als dem Zeitpunkt t₀+ Δt_max, zu denen weiterhin kein Sensorsignal festgestellt wird, eine Winkelgeschwindigkeit ω entsprechend Gleichung 1 zu ermitteln und als Ausgangssignal auszugeben. Dieses gibt somit die Winkelgeschwindigkeit ω an, die ermittelt werden würde, wenn das Sensorsignal zu diesen Zeitpunkten empfangen werden würde.
Das Ausgangssignal der Auswerteeinheit entspricht damit in diesem Fall der Winkelgeschwindigkeit ω, die sich ergeben würde, wenn das nächste Sensorsignal unmittelbar folgen würde, und stellt die zu diesem Zeitpunkt maximal mögliche Winkelgeschwindigkeit ω des Rades dar. Ein Vergleich mit dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren zur Ermittlung von Geschwindigkeiten nach dem Stand der Technik zeigt, dass die Ausgabe dieses Ausgangssignals dann erfolgt, wenn bei dem bekannten Verfahren ein Stillstand erkannt wird.
Falls dem Sensorsignal, das zu dem Zeitpunkt t₀ von der Auswerteeinheit ermittelt wird, kein weiteres Signal folgt, ergibt sich ein zeitlicher Verlauf des Ausgangssignals wie in dem Diagramm in der 1 dargestellt, wobei sich das Signal immer weiter dem Wert Null annähert.
Um hier einen Stillstand des Fahrzeugs in endlicher Zeit feststellen zu können, kann es vorgesehen sein, einen Schwellenwert S_v so festzulegen, dass das Ausgangssignal der Auswerteeinheit den Wert Null annimmt, wenn die in der vorbeschriebenen Weise ermittelte Geschwindigkeit den Schwellenwert S_v unterschreitet.
Vorzugsweise werden derartige Schwellenwerte jedoch in Steuereinheiten implementiert, welche die Winkelgeschwindigkeit ω bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit v als Eingangssignal nutzen. Hierdurch wird es möglich, die Schwellenwerte an die jeweils geforderte Genauigkeit bei der Stillstandsbestimmung anzupassen bzw. so abzustimmen, dass ausreichend kleine Geschwindigkeiten ω bzw. v ermittelt werden können.
Falls ein zweites Signal des Sensors zu einem Zeitpunkt t₁ nach einer Zeitdauer Δt₁ nach dem Zeitpunkt t₀ empfangen wird, wird die Winkelgeschwindigkeit ω wiederum anhand der Gleichung 1 bestimmt. Die Geschwindigkeit v ergibt sich entsprechend anhand von Gleichung 2.
Wenn die Zeitdauer Δt₁ größer als die vorgegebene Zeitdauer Δt_max ist, so ist es vorgesehen, dass die Winkelgeschwindigkeit ω bis zu dem Zeitpunkt t₁+ Δt₁ nicht neu berechnet wird, falls während der Zeitdauer Δt1 nach dem Zeitpunkt t₁ nicht erneut ein Sensorsignal von der Auswerteeinheit festgestellt wird. Während dieser Zeitdauer wird die zum Zeitpunkt t₁ von der Auswerteeinheit ermittelte Winkelgeschwindigkeit ω bzw. Geschwindigkeit v ausgegeben.
Wird zu dem Zeitpunkt t₁+ Δt₁ kein weiteres Sensorsignal empfangen, so wird nach diesem Zeitpunkt eine Winkelgeschwindigkeit ω berechnet und von der Auswerteeinheit ausgegeben, die gemäß Gleichung 1 anhand des zeitlichen Abstands zu dem Empfang des letzten Sensorsignals zum Zeitpunkt t₁ ermittelt wird. Die ausgegebene Winkelgeschwindigkeit ω entspricht somit wieder der maximal möglichen Geschwindigkeit zum Zeitpunkt der Ausgabe.
Das Ausgangssignal bei dem vorbeschriebenen zeitlichen Verlauf der Sensorsignale ist in einem Diagramm in der 2 veranschaulicht.
Wenn die Zeitdauer Δt₁ kleiner als die vorgegebene Zeitdauer Δt_max ist, wird auch nach dem Zeitpunkt t₁+ Δt₁ keine neue Geschwindigkeit berechnet, falls kein weiteres Sensorsignal von der Auswerteeinheit empfangen wird, sondern erst nach dem Zeitpunkt t₁+ Δt_max.
Wird während der Zeitdauer Δt₁ nach dem Zeitpunkt t₁, zu dem das zweite Sensorsignal empfangen worden ist, ein drittes Signal von der Auswerteeinheit empfangen, so wird die Winkelgeschwindigkeit ω gemäß Gleichung 1 anhand des zeitlichen Abstandes zwischen dem zweiten und dem dritten Signal berechnet. Die nachfolgende Ausgabe der Geschwindigkeit wird in Abhängigkeit davon, ob dieser zeitliche Abstand größer oder kleiner als Δt_max ist, in der vorbeschriebenen Weise bestimmt.
Die vorbeschriebene Geschwindigkeitsbestimmung sieht somit vor, eine Zeitdauer zwischen dem Empfang eines ersten und ei nes zweiten Signals zu bestimmen, und nach dem Empfang des zweiten Signals während dieser Zeitdauer, die der Zeitdauer entsprechende Winkelgeschwindigkeit ω bzw. Radgeschwindigkeit v auszugeben, ohne einen neuen Wert für die Geschwindigkeiten zu berechnen. Nach Ablauf der Zeitdauer, zumindest jedoch nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer Δt_max wird ein Wert der Winkelgeschwindigkeit ω bzw. der Radgeschwindigkeit v berechnet, der sich aus dem momentanen zeitlichen Abstand zu dem Empfang des zweiten Signals ergibt.
Wird nach dem zweiten ein drittes Sensorsignal von der Auswerteeinheit empfangen, erfolgt die Geschwindigkeitsbestimmung in gleicher Weise, wobei nun die Zeitdauer zugrunde gelegt wird, die zwischen dem Empfang des zweiten und des dritten Signals liegt.
In der Regel wird die Winkelgeschwindigkeit ω bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit v in einer Auswerteeinheit ermittelt die getaktet arbeitet. Das vorbeschriebene Verfahren zum Ermitteln der Winkelgeschwindigkeit ω muss dabei in einer geeigneten Weise diskretisiert werden. Eine vorteilhafte Diskretisierung wird im Folgenden beschrieben:
Jeder Taktschritt ("Loop") der Auswerteeinheit weist eine Dauer Δt_Loop ("Sampletime") auf. Zur Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit ω speichert die Auswerteeinheit die Anzahl m der in einem Taktschritt von dem Sensor erhaltenen Signale in einem Speicher ab. Werden dabei wenigstens zwei Signale in einem Taktschritt empfangen, so erfolgt im nächsten Taktschritt eine Berechnung der Winkelgeschwindigkeit ω anhand der Beziehung
Die Radgeschwindigkeit v ergibt sich daraus wiederum anhand der Gleichung 2: v = ω/R.
Wird in einem Taktschritt kein Signal des Sensors empfangen, wird der Wert k eines Zählers in diesem Taktschritt um den Wert 1 inkrementiert.
In jedem Taktschritt, dem ein Taktschritt vorausgegangen ist, in dem kein Sensorsignal empfangen worden ist, wird zunächst überprüft, ob der Wert k des Zählers einen vorgegebenen Wert k_max überschritten hat, Ist dies nicht der Fall, gibt die Auswerteeinheit die zuletzt berechnete Geschwindigkeit aus.
Wird in einem Taktschritt, in dem der Zähler einen Wert k, aufweist, der kleiner als der vorgegebene Wert k_max ist, ein weiteres Sensorsignal in der Auswerteeinheit erfasst, so wird der Wert k des Zählers in dem Speicher hinterlegt, und der Zähler wird auf den Wert Null zurückgesetzt. Im nächsten Taktschritt erfolgt dann eine Berechnung der Winkelgeschwindigkeit ω gemäß
und eine entsprechende Berechnung der Radgeschwindigkeit v.
Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass der Zähler in jedem Taktschritt, in dessen vorausgehendem Schritt wenigstens ein Signal des Sensors festgestellt worden ist, auf den Wert 1 zurückgesetzt wird. In dieser Ausführungsform erkennt die Auswerteeinheit direkt an dem Wert des Zählers, wie viele Taktschritte zwischen dem Empfang von zwei aufeinander folgenden Signalen liegen, und ein gesondertes Speichern des Wertes k des Zählers beim Empfangen eines Sensorsignals ist nicht erforderlich.
Die vorbeschriebene Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit ω entspricht dabei dem bekannten Verfahren nach dem Stand der Technik und erlaubt es, Winkelgeschwindigkeiten ω zu ermitteln, die nicht kleiner als eine vorgegebene minimale Winkelgeschwindigkeit
sind. Dieser entspricht eine minimale Radgeschwindigkeit vmin = ωmin·R
Bei typischen Werten von N = 120, k_max = 10, Δt_Loop = 10 ms und R = 30 cm ergibt sich somit eine minimale Radgeschwindigkeit von v_min = 0,157 m/s ≈ 0, 57km/h.
Die Ermittlung von Winkelgeschwindigkeiten ω bzw. Radgeschwindigkeiten v, die kleiner als ω_min bzw. v_min sind, ist anhand des Diagramms in der 3 veranschaulicht.
Wenn die Radgeschwindigkeit v den Wert vmin unterschreitet, wird der Wert des Zählers größer als k_max. Die Auswerteeinheit berechnet dabei in jedem Taktschritt, in dem der ausgelesene Wert k des Zählers größer als der Wert k_max ist, eine Winkelgeschwindigkeit
bzw. eine entsprechende Radgeschwindigkeit v gemäß Gleichung 2.
Diese Winkelgeschwindigkeit ω entspricht dabei der Winkelgeschwindigkeit, die sich ergeben würde, wenn das nächste Sensorsignal in dem Taktschritt empfangen werden würde, der dem Taktschritt folgt, in dem die Berechnung durchgeführt wird, und stellt somit die maximal mögliche Winkelgeschwindigkeit in diesem Taktschritt dar.
Da empfangene Signale jedoch erst in dem Taktschritt, ausgewertet werden, der dem Taktschritt folgt, in dem sie empfangen werden, kann es ebenfalls vorgesehen sein, eine Winkelgeschwindigkeit
zu berechnen, wenn der Zähler einen Wert k > k_max aufweist.
Wird, beispielsweise aufgrund eines Stillstands des Rades, kein weiteres Signal empfangen, so ergibt sich der Verlauf für das Ausgangssignal der Auswerteeinheit, der in der 4 dargestellt ist. Das gezeigte Diagramm entspricht dabei dem Diagramm in der 1 mit einer getakteten Ausgabe der Geschwindigkeit v durch die Auswerteeinheit.
Wird nun ein weiteres Sensorsignal in der Auswerteeinheit in einem Taktschritt empfangen, in dem der Zähler einen Wert k₁ aufweist, der größer als der Wert k_max ist, so wird im folgenden Taktschritt zunächst die Winkelgeschwindigkeit
bzw. die entsprechende Radgeschwindigkeit v ausgegeben, die nun der tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit ω bzw. Radgeschwindigkeit v entsprechen.
Der Wert k des Zählers kann dabei, wie oben beschrieben, in dem Taktschritt auf den Wert zurückgesetzt werden, in dem das Sensorsignal festgestellt worden ist, oder er kann in dem nachfolgenden Taktschritt, in dem die neue Berechnung der tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit ω vorgenommen wird, auf den Wert 1 zurückgesetzt werden. In dem erstgenannten Fall ist es dabei erforderlich, dass der Wert k des Zählers in dem Taktschritt, in dem das Sensorsignal festgestellt worden ist, gesondert gespeichert und im nächsten Taktschritt ausgelesen wird.
Nach dem Empfang des Sensorsignals in einem Taktschritt, in dem der Zähler den Wert k₁ aufweist, ist es vorgesehen, dass nach der Berechnung der Winkelgeschwindigkeit ω im nachfolgenden Schritt anhand der Gleichung 8, in den nächsten k₁ – 1 Taktschritten keine neue Geschwindigkeit berechnet, wenn kein weiteres Sensorsignal festgestellt wird.
Wenn der Zähler wieder den Wert k₁ angenommen hat, und kein weiteres Signal festgestellt worden ist, verändert sich das Ausgangssignal wiederum, und es wird eine Winkelgeschwindigkeit ω gemäß Gleichung 6 oder Gleichung 7 berechnet, die nicht der tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit ω, sondern der maximal in dem jeweiligen Taktschritt möglichen Winkelgeschwindigkeit ω entspricht.
Das Diagramm in der 4 veranschaulicht den Verlauf des Ausgangssignals, in dem Fall, in dem nach einem ersten Sensorsignal, das in dem Taktschritt mit einem Wert k = 0 des Zählers empfangen wird, ein einziges weiteres Signal in einem Taktschritt ermittelt wird, in dem der Zähler den Wert k₁ aufweist. Das nachfolgende Zurücksetzen des Zählers auf den Wert 0 bzw. 1 ist in dem Diagramm in der 4 jedoch nicht dargestellt, sondern die Taktschritte sind auch über den k₁-ten Schritt hinaus fortlaufend nummeriert, so dass eine konstante Geschwindigkeit v dann ausgegeben wird, wenn der Wert des Zählers zwischen k₁ und 2k₁+ 1 liegt.
Die Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit ω entspricht in diesem Fall also der vorbeschriebenen Geschwindigkeitsermittlung, in dem Fall, in dem in mehr als k_max aufeinander folgenden Taktschritten nach dem Empfang eines ersten Signals des Sensors kein weiteres Sensorsignal von der Auswerteeinheit festgestellt wird.
In einer vorteilhaften Realisierung wird daher ein Schema in der Auswerteeinheit implementiert, welches vorgibt, dass die zuletzt ermittelte Winkelgeschwindigkeit ω von der Auswerteeinheit ausgegeben wird, wenn kein weiteres Sensorsignal ermittelt wird, und wenn der Wert k des Zählers nicht größer als der Wert k_max bzw. wenn die Winkelgeschwindigkeit ω nicht kleiner als die minimale Winkelgeschwindigkeit ω_min ist, und dass eine gemäß der Gleichung 6 oder der Gleichung 7 berechnete Winkelgeschwindigkeit ω errechnet und ausgegeben wird, wenn der Wert k des Zählers größer als k_max ist und kein weiteres Sensorsignal festgestellt wird.
Nach dem Empfang eines weiteren Sensorsignals bei einem vorliegenden Wert k des Zählers, der größer als der Wert k_max ist, wird dann die Minimalgeschwindigkeit ω_min bzw. der Wert k_max des Zählers angepasst, indem der vorherige Wert der minimalen Winkelgeschwindigkeit ω_min durch den jeweils ermittelten Wert ω der tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit des Rades ersetzt wird bzw. indem der vorherige Wert k_max durch den Wert k ersetzt wird, der beim Empfang eines weiteren Signals vorliegt.
Dieses Vorgehen zur Anpassung der minimalen Geschwindigkeit ist auch in dem Diagramm in der 3 verdeutlicht. Die vorgegebene minimale Radgeschwindigkeit ist dabei in der Figur mit v_min,alt bezeichnet und die momentan gültige minimale Radgeschwindigkeit mit v_min.
Wird nach dem Empfang eines Sensorsignals in einem Taktschritt, in dem der Zähler den Wert k₁ aufweist ein weiteres Signal in einem Taktschritt empfangen, in dem der Zähler einen Wert k₂ aufweist, der zwischen k_max und k₁ liegt, wird die Geschwindigkeit
berechnet. In den folgenden k₂ Schritten erfolgt wiederum keine neue Berechnung der Winkelgeschwindigkeit ω, wenn kein weiteres Sensorsignal festgestellt wird. Nachfolgend wird dann wiederum die maximal mögliche Geschwindigkeit gemäß Gleichung 6 oder Gleichung 7 berechnet und ausgegeben, bis das nächste Signal empfangen oder ein Stillstand des Fahrzeugs festgestellt wird.
Ist der Wert k₂ des Zählers kleiner als k_max, so wird ebenfalls die Winkelgeschwindigkeit ω gemäß Gleichung 9 berechnet. Die Berechnung der maximal möglichen Geschwindigkeit entsprechend Gleichung 6 oder Gleichung 7 erfolgt jedoch nicht bereits nach den k₂ folgenden Schritten, sondern erst nach k_max folgenden Taktschritten.
Bei dem diskretisierten Verfahren wird somit ebenfalls ein zeitlicher Abstand zwischen einem ersten und einem zweiten Signal bestimmt. Dies geschieht dabei mittels des Zählers.
Nach dem Empfang des zweiten Signals wird die Winkelgeschwindigkeit ω zunächst nicht neu berechnet, sondern es wird der Wert ausgegeben, welcher der Zeitdauer entspricht, die zwischen dem Empfang des ersten und des zweiten Signals liegt. Erreicht der Wert des Zählers jedoch wiederum den Wert der dem zeitlichen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Signal entspricht, mindestens jedoch den Wert k_max, so wird nachfolgend in jedem Taktschritt die maximal mögliche Geschwindigkeit gemäß Gleichung 6 oder Gleichung 7 berechnet.
Wird nach dem zweiten ein drittes Sensorsignal von der Auswerteeinheit empfangen, erfolgt die Geschwindigkeitsbestimmung in gleicher Weise, wobei nun der zeitliche Abstand zugrunde gelegt wird, der zwischen dem Empfang des zweiten und des dritten Signals liegt.
Das dargestellte Verfahren ermöglicht es eine Obergrenze für sehr kleine Geschwindigkeiten eines Fahrzeugs zuverlässig zu bestimmen.
Vorteilhaft kann das Verfahren beispielsweise bei einer so genannten Soft-Stop-Funktion angewendet werden. Während eines Bremsvorgangs wird dabei das Bremsmoment kurz vor dem Anhalten des Fahrzeugs verringert, um ein Einnicken des Fahrzeugs zu verhindern. Das dargestellte Verfahren zum Ermitteln kleiner Geschwindigkeiten v bzw. ω erlaubt es hier, den Bremsdruck in den Radbremsen des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern, bis der Stillstand des Fahrzeugs eintritt.
Ferner ermöglicht das Verfahren eine Geschwindigkeitsregelung auch bei sehr kleinen Geschwindigkeiten. Somit kann beispielsweise eine adaptive Geschwindigkeits- bzw. Abstandsre gelung, bei der die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Abstandes zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug eingestellt wird, bei sehr kleinen Geschwindigkeiten v sehr komfortabel durchgeführt werden.
Funktionen die nur im Stillstand aktiv sein sollen können mit dem vorgestelltem Verfahren eher beendet werden und ungewollte Eingriffe damit vermieden. Als Beispiel seihen hier der „Hill Start Assist" (Anfahrhilfe EP 1 023 546 B1 , EP 1 023 547 B1 , EP 1 054 191 B1 , EP 0 8378 00 B1 ) oder „Active Vehicle Hold" genannt.

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer kleinen Geschwindigkeit, bei dem einer zeitlichen Abfolge von Signalen, die von einer sich bewegenden regelmäßigen Anordnung erzeugt werden, eine Geschwindigkeit zugeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine erste Zeitdauer festgelegt wird, b) ein erstes Signal empfangen wird, c) nach einem Ablaufen der ersten Zeitdauer eine Geschwindigkeit ermittelt wird, die einer Zeitdauer seit dem Empfangen des ersten Signals zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Signal empfangen wird, und während einer dem zeitlichen Abstand zwischen dem Empfangen des ersten Signals und des zweiten Signals entsprechenden zweiten Zeitdauer nach dem Empfangen des zweiten Signals eine Geschwindigkeit ermittelt wird, die dieser Zeitdauer zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Ende der mit dem Empfang des zweiten Signals beginnenden zweiten Zeitdauer, eine Geschwindigkeit ermittelt wird, die einer Zeitdauer seit dem Empfangen des zweiten Signals entspricht.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stillstand der Anordnung erkannt wird, wenn die ermittelte Geschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Geschwindigkeit eine Winkelgeschwindigkeit eines Zahnrades ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelgeschwindigkeit ω des Zahnrades durch die Beziehung ω = (2·π)/(N·Δt) einer Zeitdauer Δt zwischen zwei Signalen zugeordnet wird, wobei N die Anzahl der Zähne des Zahnrades bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad an der Drehachse eines Rades eines Fahrzeugs befestigt ist, und dass die Winkelgeschwindigkeit ω des Zahnrades anhand der Beziehung ω = v·R einer Geschwindigkeit v des Fahrzeugs zugeordnet ist, wobei R einen Radius des Rades des Fahrzeugs bezeichnet.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitdauer in eine Anzahl von Taktschritten einer vorgegebenen Zeitdauer unterteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitdauer anhand einer Anzahl von Taktschritten bestimmt wird.
Vorrichtung zum Ermitteln kleiner Geschwindigkeiten, umfassend eine regelmäßige Anordnung von bewegbaren Mitteln zum Verursachen eines Signals, ein Zeitmessmittel zum Ermitteln einer Zeitdauer zwischen einem Auftreten eines ersten und eines zweiten Signals und ein Zuordnungsmittel, welches einer ermittelten Zeitdauer eine Geschwindigkeit zuordnet, dadurch gekennzeichnet, dass sie in wenigstens zwei Betriebszuständen betreibbar ist, wobei ein erster Betriebszustand nach dem Auftreten des zweiten Signal während der ermittelten Zeitdauer, mindestens jedoch während einer vorgegebenen, in der Vorrichtung hinterlegten Zeitdauer, aktiviert ist, und wobei ein zweiter Bebtriebszustand nach einem Ablaufen der ermittelten Zeitdauer nach dem Auftreten des zweiten Signals aktiviert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangssignal der Vorrichtung einer der ermittelten Zeitdauer zugeordneten Geschwindigkeit entspricht, wenn sich die Vorrichtung in dem ersten Betriebszustand befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal der Vorrichtung einer Geschwindigkeit entspricht, die einer Zeitdauer zwischen der Ausgabe des Ausgangssignals und dem Auftreten des zweiten Signals entspricht, wenn sich die Vorrichtung in dem zweiten Be triebszustand befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der regelmäßigen Anordnung um ein drehbares Zahnrad handelt.
Vorrichtung nach einem Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zugeordneten Geschwindigkeit um eine Winkelgeschwindigkeit des Zahnrades handelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad an einer Drehachse eines Rades befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zugeordneten Geschwindigkeit um eine Geschwindigkeit des Rades handelt.