DE19502484C2

DE19502484C2 - Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Ändern eines Lenkwinkels der Hinterräder

Info

Publication number: DE19502484C2
Application number: DE19502484A
Authority: DE
Inventors: Takaaki Eguchi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-02-02
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2015-01-28
Also published as: US5554969A; DE19502484A1; JPH07215231A; JP3216388B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Eine solche, aus der JP 63-82875 A bekannte Vorrichtung weist zwei Hinterradlenk winkelfühler auf, wodurch diese konstruktiv aufwendig wird. Andererseits findet auch bei dieser bekannten Vorrichtung bereits eine Anomalitätsverarbeitung bei der Erfassung der Drehmomente statt, die von den als Drehmomentfühler ausgebildeten Hinterrad lenkwinkelfühlern erfaßt werden. Wenn eine solche Anomalitätsverarbeitung bei einer Vorrichtung mit nur einem Hinterradlenkwinkelfühler angewendet würde, kann ein in dem Hinterradlenkwinkelfühler auftretender Fehler nur dann festgestellt oder erkannt werden, wenn ein Signal von Null während einer relativ langen Zeitdauer ausgegeben wird, was infolge eines Kabelbruchs auftreten würde, oder wenn für eine relativ lange Zeitdauer ein Signal maximalen Wertes abgegeben wird, was ein Anzeichen für einen Kurzschluß sein würde. Eine Fehlererkennung aufgrund dieser Anomalitätsverarbeitung der bekannten Vorrichtung würde daher eine erhebliche Zeit benötigen, die nach dem Auftreten des Fehlers noch verstreichen müßte.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß auch bei Verwendung nur eines einzelnen Hinterradlenkfühlers ein auftretender Fehler schnell erkannt werden kann, um eine feh lerhafte Betätigung der Hinterradlenkung so schnell wie möglich zu beseitigen.

Bei einer Vorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnen den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Kennlinie in Form eines Plans verwendet wird und die erfaßten Abweichungswerte und deren Zeit dauern nach Maßgabe dieses Plans ausgewertet werden. Aufgrund dieser Auswertung wird bestimmt, ob ein Fehler des Hinterradlenkwinkels auftritt, um dann ein Warnsignal abzugeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines motorbetriebenen Vierradlenksy stems, bei dem die Vorrichtung zum Feststellen des Auftretens eines Fehlers in einem Hinterradlenkwinkelfühler nach der Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2 ein schematischer, teilweiser Querschnitt eines motorbetriebenen Hinterrad lenkmechanismus, mit dem eine Antriebswelle eines in Fig. 1 gezeigten Elektromotors verbunden ist;

Fig. 3 ein schematischer Systemaufbau des in Fig. 1 gezeigten motorbetriebenen Vierradlenksystems, bei dem ein erstes Ausführungsbeispiel der Hinterradlenkwinkelfüh ler-Fehlerbestimmungsvorrichtung nach der Erfindung anwendbar ist;

Fig. 4 ein Flußdiagramm für den Hinterradlenkwinkel-Steuerungsablauf, der durch in Fig. 3 gezeigte CPU1 und CPU2 durchgeführt wird;

Fig. 5A und 5B Flußdiagramme der Motorsteuerungs- Stromüberwachungsabläufe, die in einem Überwachungsschaltkreis einer Vierradlenk- Steuerungseinheit, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, durchgeführt werden;

Fig. 6 Kennlinien, die gemessene Zeiten darstellen, zu denen bestimmte, kon stante, tatsächliche Hinterradlenkwinkel in einem Fall, in dem die Sollwertabweichungen des Hinterradlenkwinkels vorgegeben sind, erreicht werden;

Fig. 7 eine Kennlinie, die eine Grenze zwischen dem Auftreten von Fehlern und dem normalen Betrieb darstellt und verwendet wird, um das Auftreten eines Fehlers in dem Hinterradlenkwinkelfühler im Flußdiagramm der Fig. 5A zu bestimmen;

Fig. 8 ein Gesamtsignal-Zeitablaufdiagramm, das einen Lenkradwinkel- Eingabewinkel von einem Lenkwinkelfühler, einen hinteren Solllenkwinkel, einen tatsäch lichen Hinterradlenkwinkel und einen Fehler zeigt;

Fig. 9A bis 9D Signal-Zeitablaufdiagramme, die Änderungen in bestimmten Wer ten der Signale für jeden der möglichen Fehlermodi in dem Hinterradlenkwinkelfühler darstellen, und

Fig. 10A und 10B Flußdiagramme von Abläufen, die von dem Überwachungs schaltkreis als Modifikation der Abläufe der Fig. 5A und 5B durchgeführt werden.

In Fig. 1 ist ein mechanischer Vorderradlenkmechanismus 5 über eine Lenkspindel 8 mit einem Lenkrad 7 und über Gelenkarme 12 und 13 und Seitenstangen 10 und 11 mit lin ken und rechten Vorderrädern 1 und 2 verbunden.

Der mechanische Vorderradlenkmechanismus 5 ist derart angeordnet, daß der von dem Lenkrad 7 über die Lenkspindel 8 eingegebene Lenkwinkel mittels einer Servolenkung (nicht gezeigt) verstärkt wird und der verstärkte Lenkwinkel von einer Zahnstange 9 über die Seitenstangen 10 und 11 und die Gelenkarme 12 und 13 auf die linken und rechten Vorderräder übertragen wird, um für jedes Vorderrad einen verstärkten Lenkwinkel zu erzeugen.

Ein Hinterradlenkmechanismus 6 ist in Fig. 2 gezeigt. Eine Vierradlenk- Steuerungseinheit 14 verringert eine von der Rotationskraft eines aktiv gesteuerten Mo tors 15, der entsprechend eines Motorsteuersignals der Steuerungseinheit 14 mittels einer Schnecke 16 und eines Schneckenrads 17 gesteuert wird, abgeleitete Geschwin digkeit. Die Rotationsbewegung des Schneckenrads 17 wird mittels eines Ineinandergrei fens eines Getriebebereichs einer Ritzelwelle 18 und einer Zahnstange 19 in eine lineare Bewegung der Zahnstange 19 umgewandelt. Die lineare Bewegung der Zahnstange 19 wird über Seitenstangen 20 und 21 und Gelenkarme 22 und 23 auf die linken und rech ten Hinterräder 3 und 4 übertragen.

Die Steuerungseinheit 14 umfaßt, wie in Fig. 3 gezeigt, einen Spannungsversorgungs schaltkreis 14a, einen Fühler- oder Sensor-Spannungsversorgungsschaltkreis 14b, ei nen Eingabe-Schnittstellenschaltkreis 14c, eine CPU1, eine CPU2, einen Überwa chungsschaltkreis 14d, D/A-Wandler 14e, 14t 14g, 14h und 14i, einen CPU- Überwachungsschaltkreis 14j, einen Relaisausgangstreiber 14k, einen Motorausgang streiber 14m und einen Servolenkmagnet-Ausgangstreiber 14n.

Der Spannungsversorgungsschaltkreis 14a erhält direkt die Fahrzeugbatteriespannung 24 und erhält indirekt über einen Zündschalter 25 die Zündspannung der Batterie 24.

Der Eingabe-Schnittstellenschaltkreis 14c erhält ein Sensorausgangssignal von einem Hinterradlenkwinkelfühler oder -sensor 26. Der Hinterradlenkwinkelsensor 26 umfaßt ein Potentiometer, wie in Fig. 3 gezeigt, von dem ein Ende z. B. +12 Volt von dem Sensor- Spannungsversorgungsschaltkreis 14b erhält, und dessen anderes Ende geerdet ist, wobei das Erdpotential hier z. B. auf -12 Volt eingestellt ist, und dessen Abgriff 26a varia bel entsprechend der Rotation der Ausgangsachse des Motors 15 bewegt wird.

Der Eingabe-Schnittstellenschaltkreis 14c erhält ein weiteres Sensorsignal von dem Lenkwinkelfühler oder -sensor 28, der an der Lenkspindel 8 angeordnet ist, um eine Lenkwinkeländerung des Lenkrads 7 festzustellen.

Der Eingabe-Schnittstellenschaltkreis 14c empfängt ein weiteres Sensorsignal von ei nem Fahrzeug-Geschwindigkeitsfühler oder -sensor 30, einem Bremsschalter 31 und einem Sperrschalter 32. Es ist festzustellen, daß der hintere Lenkwinkelsensor 26 zum Feststellen der Rotation (der Richtung und des Betrags) der Ritzelwelle 18 des Hinterrad lenkmechanismus, also der Rotation des Motors 15, dient und daß sein Sensoraus gangssignal zum Steuern des Hinterradlenkwinkels als Rückkopplungsinformation zur Positionierung der Hinterräder 3 und 4 verwendet wird.

Der Relaisausgangstreiber 14k erhält eine Überwachungsausgabe von dem Überwa chungsschaltkreis 14d und eine Warnventilausgabe von einem Warnventil 33 und über trägt eine Relaisausgabe an ein Relais 34, um den Motor 15 anzuhalten.

Der Motorausgangstreiber 14m wird entsprechend der Motor-Spannungsversorgung über das Relais 34 angetrieben und erhält über die D/A-Wandler 14g und 14h von der CPU1 einen Hinterradlenkbefehl und gibt ein Motorausgangssignal an den Motor 15 aus, um die Antriebswelle des Motors 15 entsprechend dem Inhalt des Hinterradlenkbefehls zu drehen.

Der Servolenkmagnet-Ausgangstreiber 14n erhält einen Servolenkbefehl über den ent sprechenden D/A-Wandler 14i von der CPU1 und gibt eine Servolenkmagnetausgabe an einen Servolenkmagneten 35 aus. Der Servolenkmagnet 35 ist in dem mechanischen Vorderradlenkmechanismus 5 installiert, um die Hilfskraft für den Vorderradlenkmecha nismus 5 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit zu variieren; dieses wird als elek tronisch gesteuerte Servolenkung (EPS) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindig keit bezeichnet.

Als nächstes wird die Arbeitsweise der Detektions-(Diagnose-)Vorrichtung und des Ver fahrens für den Hinterradlenkwinkelsensor des in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Vierrad lenksystems beschrieben.

Arbeitsweise der Hinterradlenkwinkelsteuerung

Im Schritt 50 des in Fig. 4 gezeigten Flußdiagramms lesen die CPU1 und CPU2 die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 28, den Lenk winkel Θ von dem Lenkwinkelsensor 28 und den hinteren Lenkwinkelsensorwert δ_R von dem hinteren Lenkwinkelsensor 26.

Im Schritt 51 berechnen die CPU1 und CPU2 den Hinterradsollenkwinkel δ_R ^* (in der Zeichnung als Hinterradziellenkwinkel angegeben) aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Lenkwinkel Θ. Der Hinterradsollenkwinkel δ_R ^* wird aus einer solchen Phaseninversions-Steuerungsregel abgeleitet, wie zum Beispiel, daß die Hinterräder instantan in gegensätzlicher Phase zur Phase des Vorderradlenkwinkels gesteuert werden, um dem Fahrzeug positiv eine Gierbewegung zu verleihen, wodurch eine anfängliche Kurvenkraftcharakteristik sichergestellt wird, und danach die Phase des Hinterradlenkwinkels umgekehrt wird, so daß sie in Phase mit dem Vorderradlenkwinkel ist, um eine Zunahme der Gierrate zu unterdrücken und somit den Fahrzeugkörper zu stabilisieren.

Im Schritt 52 berechnen die CPU1 und CPU2 eine Hinterradlenkwinkel- Sollwertabweichung Δδ^*, die die Abweichung des berechneten Hinterradlenkwinkel- Sollwerts δ_R ^* von dem Hinterradlenkwinkel δ_R ist.

Im Schritt 53 geben die CPU1 und CPU1 einen Servostrom IA an den Motor 15, um die Hinterradlenkwinkel-Sollwertabweichung Δδ^* zu ändern.

Fig. 5A zeigt ein Flußdiagramm, das einen Anomalitäten-Überwachungsvorgang in dem Hinterradlenkwinkelsensor 26 zeigt, der mittels des Überwachungsschaltkreises 14d der Steuerungseinheit 14 durchgeführt wird.

Im Schritt 60 wird ein erstes Anomalitäten-Überwachungsflag FLAG1 auf 0 gesetzt (FLAG1 = 0) und die Dauer der Zeit, während der die Abweichung auftritt (der Zeitgeber), wird auf Null zurückgesetzt.

Im Schritt 61 zählen die CPU1 und CPU2 den Betrag der Hinterradlenkwinkel- Sollwertabweichung Δδ^*, der während der Durchführung der Fig. 4 berechnet wird, und die Zeitdauer und führen die Fehlerbestimmung unter Verwendung der in Fig. 7 gezeig ten Fehlerbestimmungskarte durch.

Die in Fig. 7 gezeigte Fehlerbestimmungsgebietskarte wird hiernach unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben.

Wie in Fig. 6 gezeigt, mißt der Überwachungsschaltkreis 14d, wenn die Hinterradlenk- Sollwertabweichung Δδ^* als 0,9°, 0,6°, 0,3°, 0,2° und 0,1° gegeben ist, unter Verwen dung des Fahrzeugs, in dem die Fehlerbestimmungsvorrichtung montiert ist, die Zeiten, zu denen der tatsächliche Hinterradlenkwinkel bis auf 0,24° (vorläufiger Fehlerbestim mungs-Schwellwert) die jeweiligen Sollwerte erreicht hat. Die gemessenen Daten werden in einer zweidimensionalen Ebene aufgetragen, in der die Hinterradlenkwinkel- Sollwertabweichungen Δδ^* entlang der longitudinalen Achse aufgetragen wird und die Zeitdauer, während der die Abweichung auftritt, entlang der lateralen Achse aufgetragen ist, so daß die aufgetragenen Punkte sich zu einer glatten Kurve (Kennlinie X) verbinden. Es ist fest zustellen, daß eine Fläche kleiner als die Hinterradlenkwinkel-Sollwertabweichung Δδ^* aus dem Fehlerbestimmungsgebiet ausgeschlossen wird, da eine Begrenzung der Feh lerbestimmung hinsichtlich der Bestimmungsgenauigkeit besteht.

Im Schritt 62 wird, wenn der Überwachungsschaltkreis 14d feststellt, daß das Sensor ausgangssignal des Hinterradlenkwinkelsensors 26 im Schritt 61 in das Fehlerbestim mungsgebiet der Fig. 7 fällt, das erste Anomalitäten-Überwachungsflag FLAG1 gesetzt auf FLAG1 = 1.

Im Schritt 63 stellt der Überwachungsschaltkreis 14d fest, ob die Hinterradlenkwinkel- Sollwertabweichung Δδ^* für 125 ms andauert, was 0 < Δδ^* < 0,05° anzeigt, was ein ge ringes Abweichungsgebiet angibt. Wenn die Antwort im Schritt 63 JA ist, geht der Ablauf zum Schritt 62, in dem FLAG1 = 1 ist.

Im Schritt 64 stellt der Überwachungsschaltkreis 14d fest, ob sowohl FLAG1 = 1 als auch FLAG2 = 1 sind. Es wird festgestellt, daß, wie hiernach beschrieben, FLAG2, wie in dem Flußdiagramm der Fig. 5B beschrieben, gesetzt wird.

Wenn die Antwort im Schritt 64 JA ist, stellt der Überwachungsschaltkreis 14d schließlich das Auftreten eines Fehlers in dem Hinterradlenkwinkelsensor 26 fest und ordnet die Unterbrechung des Servostroms zum Motor 15 und das Anschalten einer Warnlampe an.

Fig. 5B zeigt einen zweiten Sensoranomalitäten-Bestimmungsablauf, der in dem Über wachungsschaltkreis 14d der Steuerungseinheit 14 durchgeführt wird.

Im Schritt 66 wird das zweite Anomalitätenflag FLAG2 zurückgesetzt auf FLAG2 = 0 und ein addierter (akkumulierter) Wert einer geschätzten Abweichung ∫Δδ^* des Hinterrad lenkwinkels wird auf Null zurückgesetzt.

Im Schritt 67 wird ein geschätzter Hinterradlenkwinkel δ_R ^* unter Verwendung der folgen den Gleichung (1) entsprechend dem Servostrom IA und der Stellglied- Transfercharakteristik (Transferfunktion) berechnet, und eine geschätzte Abweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels wird unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) ent sprechend dem geschätzten Hinterradlenkwinkel δ_R ^* und dem Hinterradlenkwinkelsen sorwert δ_R berechnet.

Für den Fall, daß die Stellglied-(Motor-)Transfercharakteristik durch eine Transferfunktion G gegeben ist, wird der geschätzte Hinterradlenkwinkel δ_R ^* wie folgt berechnet:

δ_R ^* = f(IA) . G .......... (1).

Die geschätzte Abweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels wird wie folgt berechnet:

Δδ^* = δ_R ^* - δ_R........... (2).

Im Schritt 68 stellt der Überwachungsschaltkreis 14d fest, ob sich der Servostrom IA mo noton verändert hat (zugenommen oder abgenommen).

Im Schritt 69 stellt der Überwachungsschaltkreis 14d fest, ob sich die geschätzte Abwei chung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels monoton verändert hat (zugenommen oder abge nommen).

Im Schritt 70 stellt der Überwachungsschaltkreis 14d fest, ob die Richtungen des Ser vostroms IA und der geschätzten Abweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels die gleicher sind.

Im Schritt 71 addiert der Überwachungsschaltkreis 14d einen Änderungsbetrag (die Än derungsrate) der geschätzten Abweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels zu ∫Δδ^*, wenn alle Bedingungen der Schritte 68, 69 und 70 erfüllt sind.

Im Schritt 72 stellt der Überwachungsschaltkreis 14d fest, ob die geschätzte Abweichung ∫Δδ^* des Hinterradlenkwinkels einen eingestellten Grenzwert a übersteigt (größer oder gleich demselben ist).

Wie in Fig. 4 gezeigt, wird die Abweichung des tatsächlichen Hinterradlenkwinkels vor dem Sollwert des Hinterradlenkwinkels δ_R ^* beim normalen Betrieb des Lenkwinkelsen sors 26 überwacht.

Fig. 8 zeigt integral ein Zeitablaufdiagramm der tatsächlichen Lenkradbetriebseingabe des Hinterradlenkwinkel-Sollwerts, des tatsächlichen Hinterradlenkwinkels und des Lenkwinkelfehlers (tatsächlicher Hinterradlenkwinkel - Hinterradlenkwinkel-Sollwert) wäh rend eines Slaloms, der mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 100 km/h durchfahren wird.

Wie in Fig. 8 gezeigt, ist der tatsächliche Hinterradlenkwinkel, wenn der Hinterradlenk winkel-Sollwert in linke und rechte Richtungen bezogen auf die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs mit einer neutralen Position als Grenze gegeben wird, so gegeben, daß er dem Hinterradlenkwinkel-Sollwert folgt, so daß der Lenkwinkelfehler (tatsächlicher Hin terradlenkwinkel - Hinterradlenkwinkel-Sollwert) in einen schmalen Bereich mit der 0°- Position als Mittelpunkt verringert wird.

Somit wird in dem Falle, in dem der Hinterradlenkwinkelsensor 26 normal arbeitet und den tatsächlichen Hinterradlenkwinkel feststellt, kontinuierlich ein Zustand erzeugt, in dem das Sensorausgangssignal der vorgegebenen Hinterradlenkwinkel- Sollwertabweichung Δδ^* entspricht.

Mit anderen Worten kann, wenn kontinuierlich ein Zustand mit der vorgegebenen Hinter radlenkwinkel-Sollwertabweichung Δδ^* erzeugt wird, der Hinterradlenkwinkelsensor 26 als anomal arbeitend betrachtet werden. Der Sensoranomalitäts-Bestimmungsvorgang nach der Erfindung wird unter Berücksichtigung der obigen Überlegung durchgeführt.

Wenn festgestellt wird, daß der Hinterradlenkwinkelsensor 26 anomal arbeitet (daß also der Sensor 26 einen Fehler aufzeigt), wird die Hinterradlenkung gesperrt.

(Bereich 1)Δδ^* ≧ 0,05°:

Wenn die Sollwertabweichung Δδ^* größer oder gleich 0,05° ist, wird im Schritt 61 eine erste Fehlerbestimmung unter Verwendung der in Fig. 7 gezeigten Karte durchgeführt.

Das heißt, daß die folgenden Bedingungen untersucht werden:

Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,9° für 20 ms beibehalten wird.
Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,8° für 25 ms beibehalten wird.
Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,7° für 30 ms beibehalten wird.
Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,6° für 35 ms beibehalten wird.
Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,5° für 40 ms beibehalten wird.
Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,4° für 50 ms beibehalten wird.
Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,3° für 55 ms beibehalten wird.
Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,25° für 65 ms beibehalten wird.
Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,2° für 75 ms beibehalten wird.
Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,15° für 85 ms beibehalten wird.
Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,1° für 95 ms beibehalten wird.
Die Bedingung, daß Δδ^* ≧ 0,05° für 120 ms beibehalten wird.

Wenn alle obigen Bedingungen erfüllt sind, geht der Ablauf zum Schritt 62, in dem das erste Anomalitäten-Überwachungsflag FLAG1 gesetzt wird auf FLAG1 = 1.

Dann wird, während der in Fig. 5B gezeigte, zweite Fehlerbestimmungsablauf gleichzei tig durchgeführt wird, das zweite Anomalitäten-Überwachungsflag FLAG2 vor dem Set zen des ersten Anomalitäten-Überwachungsflags FLAG1 gesetzt, da eine lang andau ernde Erzeugung einer großen Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels auftritt, wenn die im Schritt 61 aufgeführten Bedingungen erfüllt sind. Somit sind, wenn im Schritt 62 FLAG1 = 1, im nächsten Schritt 64 beide Bedingungen FLAG1 = 1 und FLAG2 = 1 erfüllt, so daß der Überwachungsschaltkreis 14d im Schritt 65 feststellt, daß ein Fehler des Sensors 26 aufgetreten ist.

Auf diese Weise wird, wenn die Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels größer oder gleich 0,05° ist, die Bestimmung des Auftretens eines Fehlers hauptsächlich durch den in Fig. 5A gezeigten Fehlerbestimmungsablauf durchgeführt.

(Bereich 2)Δδ^* < 0,05°:

Wenn die Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels kleiner als 0,05° ist, geht der in Fig. 5A gezeigte Ablauf zum Schritt 63, in dem, wenn der Zustand Δδ < 0,05° 125 ms andauert, die erste Fehlerbestimmung durchgeführt wird.

In der zweiten Fehlerbestimmung geht der Ablauf, wenn die monotone Änderungsbedin gung des Servostroms im Schritt 68, die monotone Änderungsbedingung der geschätz ten Abweichung des Hinterradlenkwinkels im Schritt 70 und die Bedingung für den ad dierten Wert des geschätzten Hinterradlenkwinkels im Schritt 72 alle erfüllt sind, zum Schritt 73; in dem das zweite FLAG2 auf 1 gesetzt wird (FLAG2 = 1). Selbst wenn also das erste FLAG1 im Schritt 64 schon auf 1 gesetzt ist (FLAG1 = 1), muß die Bestimmung für das Auftreten eines Fehlers im Sensor 26 im Schritt 65 warten, bis das zweite FLAG2 gesetzt ist (FLAG2 = 1).

Auf diese oben beschriebene Weise wird, wenn die Sollwertabweichung Δδ^* des Hinter radlenkwinkels kleiner als 0,05° ist, die Feststellung eines Sensorfehlers hauptsächlich entsprechend der in Fig. 5B gezeigten, zweiten Fehlerbestimmung durchgeführt.

Erste Fehlerbestimmung

Da bei der ersten Fehlerbestimmung im Schritt 61 das Verfahren zum Feststellen des Auftretens eines Sensorfehlers auf der Basis des Absolutwerts der Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels und der Dauer seines Auftretens durchgeführt wird, wird in dem System mit einem einzigen Hinterradlenkwinkelsensor 26 ein Fehler in dem Hinter radlenkwinkelsensor 26 festgestellt, wobei verhindert wird, daß bei einer instantanen Er zeugung einer Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels eine Sensoranomalie fälschlicherweise festgestellt wird.

Da zusätzlich die erste Fehlerbestimmung auf dem Sensoranomalie-(fehler-) Bestim mungsgebiet (siehe Fig. 7) basiert, das durch eine Beziehung zwischen der Sollwertab weichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels und der Auftrittsdauer so dargestellt ist, daß die Auftrittsdauer kürzer wird, wenn der Betrag von Δδ^* größer wird, wird das Auftreten eines Fehlers in dem Hinterradlenkwinkelsensor 26 zu einem Zeitpunkt festgestellt, wenn eine kürzere Abweichungsauftrittszeit mit einem großen Abweichungsbetrag erreicht wird, bzw. zu einem Zeitpunkt festgestellt, wenn eine längere Abweichungsauftrittszeit mit ei nem kleineren Abweichungsbetrag erreicht wird. Somit wird die Fehlerbestimmung in dem Hinterradlenkwinkelsensor 26 zum richtigen Zeitpunkt durchgeführt, zu dem der tatsächliche Lenkwinkel der Hinterräder 3 und 4 basierend auf der Abweichung ungefähr in demselben Maße wie der Einfluß, der durch das Fahrzeugverhalten gegeben ist, un terdrückt wird.

Zweite Fehlerbestimmung

In der zweiten, in Fig. 5B gezeigten Fehlerbestimmung für einen Sensorfehler auf der Basis der monotonen Änderung des Servostroms IA und der Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels und derselben Richtungsänderung stellt das System mit dem einzigen Hinterradlenkwinkelsensor 26 das Auftreten eines Fehlers in dem Hinterrad lenkwinkelsensor 26 fest, wobei verhindert wird, daß entsprechend der Bestimmung, ob der addierte Wert .Δδ^* der geschätzten Abweichung des Hinterradlenkwinkels einem eingestellten Schwellenwert für das Auftreten eines instantanen Auftretens der monoto nen Änderungen und derselben Richtungsänderung entspricht, eine fälschliche Feststel lung eines Sensorfehlers während des normalen Betriebs des Sensors 26 durchgeführt wird.

Da zusätzlich der Servostromausgang IA auf der Basis der Sollwertabweichung Δδ die Sollwertabweichungsinformation über den Hinterradlenkwinkel enthält, wird die Anomali tät in dem Hinterradlenkwinkelsensor 26 auf dieselbe Weise wie bei der ersten Fehler bestimmung zum geeigneten Zeitpunkt festgestellt.

Da außerdem die zweite Bestimmung zum Auftreten eines Fehlers in dem Hinterrad lenkwinkelsensor 26 auf der Basis des Servostroms und der Abweichung zwischen dem geschätzten Hinterradlenkwinkel Δδ^*, der entsprechend der Stellglied- Transfercharakteristik bestimmt wird, und dem Sensorwert δ_R des Hinterradlenkwinkel sensors, also der geschätzten Abweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels, durchgeführt wird, wird die Beschränkung auf jeden der Anomalitäten-Bestimmungsmodi angewandt, der eine geringe Sollwertabweichung im Falle der ersten Fehlerbestimmung auf der Ba sis der Sollwertabweichung Δδ des Hinterradlenkwinkels im Rahmen der Bestimmungs genauigkeit erzeugen würde.

Fehlerbestimmung durch eine Kombination der ersten und zweiten Fehlerbestim mungen

In dem Ausführungsbeispiel wird die erste Fehlerbestimmungstechnik in dem Bereich benutzt, in dem die Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels größer oder gleich 0,05° ist und in dem die Bestimmungsgenauigkeit garantiert ist. Die zweite Fehlerbe stimmungstechnik wird in dem Bereich benutzt, in dem die Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels kleiner als 0,05° ist.

Somit kann der Vorteil, daß das Hinterradlenksystem einen einzigen Hinterradlenkwin kelsensor 26 verwendet, so daß ein kosteneffektives System erhalten wird, erreicht wer den. Zusätzlich kann auf verschiedene Arten von Anomalitätenmodi einschließlich einer geringen Sollwertabweichung Δδ^* im Hinterradlenkwinkel reagiert werden. Die Anomalität in dem Hinterradlenkwinkelsensor 26 wird entsprechend dem Zeitablauf und der Genau igkeit der Bestimmung festgestellt, die die erforderliche Leistung erfüllen.

Bestimmte Beispiele der Sensoranomalie (Fehler)

Die Fig. 9A bis 9D zeigen Zeitablaufdiagramme der jeweiligen Signale, wenn verschie dene Fehlermodi im Sensor 26 auftreten.

Fig. 9A zeigt den Fall, in dem eine konstante Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterrad lenkwinkels in Abhängigkeit und aufgrund eines Einstellungsverschiebungsfehlers im Sensor 26 unabhängig von dem Hinterradlenkwinkel-Sollwert δ_R ^* von 0° ausgegeben wird.

In diesem Fall wird die zweite Fehlerbestimmung zu dem Zeitpunkt ausgeführt, zu dem ∫Δδ^* den in Fig. 9A unten gezeigten Schwellenwert übersteigt. Es ist festzustellen, daß in dem Fall, in dem die Bedingung Δδ^* < 0,05° beibehalten wird, die zweite Fehlerbestim mung vorteilhaft wird.

Fig. 9B zeigt den Fall, in dem eine schrittweise zunehmende Sollwertabweichung Δδ des Lenkwinkels unabhängig von einem Sollwert Δδ_R ^* von 0° für den Hinterradlenkwinkel aufgrund z. B. eines Kurzschlusses einer Seite (der in Fig. 3 gezeigten, oberen Seite) eines Widerstandsbereichs des Potentiometers, das den Hinterradlenkwinkelsensor 26 bildet, so daß die positive Spannung von z. B. +12 V an dem variablen Mittenabgriff 26a (in Fig. 3 gezeigt) des Potentiometers anliegt, ausgegeben wird. In diesem Fall wird die zweite Fehlerbestimmung zu einem in dem untersten Teil der Fig. 9B gezeigten Zeit punkt durchgeführt. Die erste Fehlerbestimmung wird in dem unter Bezugnahme auf Fig. 9B beschriebenen Fehlermodus vorteilhaft, wenn die Sollwertabweichung Δδ^* groß ist.

Fig. 9C zeigt den Fall, in dem der Hinterradlenkwinkel-Sensorwert δ_R auf Null gehalten wird, aber aufgrund z. B. eines verklebten Mittenabgriffs 26a des Potentiometers, das den Sensor bildet, ein konstanter Hinterradlenkwinkel-Sollwert δ_R ^* berechnet wird, so daß ein konstanter, negativer Hinterradlenkwinkel Δδ^* ausgegeben wird. In diesem Fall wird die zweite Fehlerbestimmung zu dem in der untersten Zeichnung der Fig. 9C gezeigten Zeitpunkt durchgeführt. Es ist festzustellen, daß bei diesem Fehlermodus und wenn Δδ^* < 0,05°, der zweite Fehlerbestimmungsmodus vorteilhaft wird.

Fig. 9D zeigt den Fall, in dem ein schrittweise zunehmender Hinterradlenkwinkel-Sollwert Δδ_R ^* berechnet wird, und zwar unabhängig von einer verschwindenden Hinterradlenk winkel-Sensorausgabe aufgrund einer der Fehlermodi, also z. B. aufgrund eines Kurz schlusses auf der anderen Seite des Potentiometers, das den Sensor 26 bildet, so daß der Mittenabgriff 26a die negative Spannung erhält, oder aufgrund einer Unterbrechung in dem Potentiometer, so daß der Mittenabgriff 26a eine unendliche Impedanz erhält und eine abnehmende Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels ausgegeben wird. In diesem Fall wird die zweite Fehlerbestimmung zu dem in dem untersten Teil der Fig. 9D gezeigten Zeitpunkt durchgeführt. Es ist festzustellen, daß die erste Fehlerbestim mung vorteilhaft wird, wenn der Wert der Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwin kels in den Bereich fällt, in dem der Wert von Δδ^* groß ist.

Die Hauptvorteile der Vorrichtung zum Bestimmen des Auftretens eines Fehlers in dem Sensor 26 entsprechend der Erfindung werden hiernach noch einmal beschrieben:

1. Da in der Vorrichtung zum Feststellen des Auftretens eines Fehlers in dem Sensor 26, das in einem motorbetriebenen Vierradlenksystem anwendbar ist, das den Hinterrad lenkwinkel über einen Motor 15 steuert, die Vorrichtung die erste Fehlerbestimmung durchführt, in der der Sensorfehler auf der Basis des Betrags und der Erzeugungszeit dauer der Sollwertabweichung Δδ^* des hinteren Lenkwinkels bestimmt wird, kann ein kosteneffektives System mit einem einzigen Hinterradlenkwinkelsensor 26 erreicht wer den und eine genaue Fehlerbestimmung in dem Sensor 26 zum richtigen Zeitpunkt durchgeführt werden, wobei die die Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels beeinflussende Anomalität ohne fälschliche Fehlerbestimmung in dem Sensor 26 auftritt.
2. Da in der Vorrichtung zum Feststellen des Auftretens eines Fehlers in dem Sensor 26, das in einem motorbetriebenen Vierradlenksystem anwendbar ist, das den Hinterrad lenkwinkel über einen Motor 15 steuert, die Vorrichtung die zweite Fehlerbestimmung durchführt, in der der Sensorfehler auf der Basis der Erfüllung der Bedingungen, daß dieselben Richtungen von monotonen Änderungen im Servostrom IA und der geschätz ten Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels vorliegen und daß der akkumulier te Wert ∫Δδ^* der geschätzten Sollwertabweichung des Hinterradlenkwinkels größer oder gleich einem eingestellten Schwellenwert a ist, festgestellt wird, kann das motorbetriebe ne Vierradlenksystem einen einzigen Lenkwinkelsensor 26 haben, so daß ein kostenef fektives System erreicht werden kann und der Fehler in dem Hinterradlenkwinkelsensor 26 bei geringen Ausgangssignalverschiebungen genau festgestellt werden kann.
3. Da in der Vorrichtung zum Feststellen des Auftretens eines Fehlers in dem Sensor 26, das in einem motorbetriebenen Vierradlenksystem anwendbar ist, das den Hinterrad lenkwinkel über einen Motor 15 steuert, die erste Fehlerbestimmungstechnik in einem Bereich verwendet wird, in dem die Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels größer oder gleich 0,05° ist und in dem die Bestimmungsgenauigkeit garantiert ist, und die zweite Fehlerbestimmungstechnik in dem Bereich geringer Abweichung durchgeführt wird, in dem die Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels kleiner als 0,05° ist, kann der Fehler in dem Hinterradlenkwinkelsensor 26 zum richtigen Zeitpunkt und mit hoher Bestimmungsgenauigkeit festgestellt werden, was die erforderliche Leistung an ein kosteneffektives, motorbetriebenes Vierradlenksystem erfüllt, und die Vorrichtung zum Bestimmen des Auftretens eines Fehlers kann auf verschiedene Fehlermodi, ein schließlich des Auftretens von geringen Abweichungen der Sollwertabweichung Δδ^* des Hinterradlenkwinkels reagieren.

Die Kombination der ersten und zweiten Fehlerbestimmungsverfahren ist in dem Ausfüh rungsbeispiel beschrieben. Jedoch ist die Erfindung auch bei einer unabhängigen Feh lerbestimmung nach dem ersten Verfahren bzw. nach dem zweiten Verfahren anwend bar.

Im Detail zeigt Fig. 10A den Ablauf des ersten Fehlerbestimmungsverfahrens, bei dem der Überwachungsschaltkreis 14d im Schritt 64' nur feststellt, ob FLAG1 = 1 ist.

Als Alternative zeigt Fig. 10B den Ablauf des zweiten Fehlerbestimmungsverfahrens, bei dem im Schritt 73 der Inhalt des in Fig. 5A gezeigten Schritts 65 durchgeführt wird.

Claims

1. Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit:

a) einem Elektromotor (15) zum Ändern eines Lenkwinkels der Hinterräder des Kraftfahrzeugs im Ansprechen auf einen Speisestrom für den Elektromotor;
b) einem Hinterradlenkmechanismus (6), der zwischen dem Elektromotor (15) und den Hinterrädern angeordnet ist und die Hinterräder nach Maßgabe einer Drehung der Motorwelle lenkt;
c) einem Fahrzeug-Geschwindigkeitsfühler (29) zum Erfassen der Fahrzeugge schwindigkeit (V);
d) einem Lenkwinkelfühler (28) zum Erfassen des Lenkwinkels (Θ) eines Lenkra des (7) des Kraftfahrzeugs;
e) einem Hinterradlenkwinkelfühler (26) zum Erfassen des Hinterradlenkwinkels (δ);
f) einer Steuereinheit (14) zum Berechnen eines Hinterradlenkwinkel-Sollwerts (δR^*) entsprechend der festgestellten Werte für die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und den Lenkwinkel (Θ), zum Berechnen einer Abweichung (ΔδR^*) zwischen dem erfaßten Wert des Hinterradlenkwinkels (δR) und dem Hinterradlenkwinkel-Sollwert (δR^*) und zum Abgeben eines Servostroms an den Elektromotor (15) derart, daß die Abweichung zu Null wird;

dadurch gekennzeichnet, daß
der Hinterradlenkwinkelfühler ein einzelnes Potentiometer (26) aufweist, dessen Aus gangsspannungen dem Lenkwinkel (δR) der Hinterräder entspricht,
die Steuereinheit (14) mit einer Kennlinie (X) versehen ist, die eine Beziehung zwi schen einer Größe der Abweichung (ΔδR^*) und einer Zeitdauer, während der die Abwei chung kontinuierlich auftritt, sowie einen Fehlerbestimmungsbereich angibt, innerhalb dem die Steuereinheit (14) bestimmt, daß der Hinterradlenkwinkelfühler (26) fehlerbehaf tet ist, wobei eine Grenze des Fehlerbestimmungsbereichs derart angegeben ist, daß die Zeitdauer umgekehrt proportional zur Größe der Abweichung ist, und daß die Steuerein heit (14) die Zeitdauer mißt, während der die Abweichung kontinuierlich auftritt, bestimmt, ob ein aufgetragener Wert der Größe der Abweichung und die gemessene Zeitdauer in den Fehlerbestimmungsbereich der Kennlinie (X) fällt, bestimmt, daß ein Fehler des Hinterradlenkwinkels auftritt, wenn der aufgetragene Wert in den Fehlerbestimmungsbe reich fällt, und ein Warnsignal abgibt, um die zuvor bestimmte Fehlerhaftigkeit des Hin terradlenkwinkelfühlers (26) anzugeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (14) die den Elektromotor (15) benutzende Hinterradlenkwinkelsteuerung unterbindet, wenn bestimmt wird, daß der Hinterradlenkwinkelfühler (26) fehlerhaft ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerein heit (14) einen Schätzwert des Hinterradlenkwinkels berechnet, der durch den Hinterrad lenkwinkelmechanismus (6) als eine Funktion eines Servostroms (IA) und einer vorbe stimmten dynamischen Kennlinie (G) des Elektromotors (15) bewirkt wird, wenn der Servostrom dem Elektromotor zugeführt wird, eine geschätzte Abweichung (ΔδR^*) zwi schen dem erfaßten Wert des Hinterradlenkwinkels und dem abgeschätzten Wert des Hinterradlenkwinkels berechnet, bestimmt, ob der Servostrom (IA) sich monoton verän dert hat, bestimmt, ob die geschätzte Abweichung monoton geändert wird, bestimmt, ob Richtungen beider jeweiliger Abweichungen des Servostroms (IA) und der geschätzten Abweichung (ΔδR^*) zueinander die gleichen sind, eine Änderungsrate der geschätzten Abweichung des Hinterradlenkwinkels akkumuliert, wenn diese Bedingungen für die monotonen Änderungen des Servostroms und der geschätzten Abweichung des Hinter radlenkwinkels als Änderungen in jeweils der gleichen Richtung erfüllt sind, und das Auftreten eines Fehlers in dem Hinterradlenkwinkelfühler (26) bestimmt, wenn ein akku mulierter Wert der Änderungsrate der abgeschätzten Abweichung des Hinterradlenkwin kels gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert (a) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (14) eine Anomalitätsinformation für einen überwachten Fühler aufgrund der Fehlerbestim mung des Hinterradlenkwinkelfühlers (26) nach Maßgabe des vorbestimmten Fehlerbe stimmungsbereichs abgibt, wenn die Abweichung des Hinterradlenkwinkel-Sollwerts gleich oder größer als ein vorbestimmter Abweichungswert ist, und die Steuereinheit (14) eine weitere Anomalitätsinformation für einen überwachten Fühler zu einem Zeitpunkt abgibt, bei dem die gemessene Zeitdauer für eine vorbestimmte Zeitdauer angedauert hat, anstelle der Fehlerbestimmung nach Maßgabe des Fehlerbestimmungsbereichs für den Fühler, wenn der Abweichungswert von dem Hinterradlenkwinkel-Sollwert eine mo notone Abweichung geringer als der vorbestimmte Abweichungswert ist, die Steuerein heit (14) die Anomalitätsinformation für den überwachten Fühler abgibt, wenn der akku mulierte Wert der Änderungsrate für die abgeschätzte Abweichung gleich oder größer als der bestimmte Schwellenwert (a) ist, und die Steuereinheit (14) das Auftreten eines Fehlers in dem Hinterradlenkwinkelfühler (26) im Ansprechen auf die Anomalitätsinfor mationen für den überwachten Fühler bestimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Ab weichungswert für den Hinterradlenkwinkel-Sollwert 0,05° und die vorbestimmte Zeit dauer 125 msec sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlerbestim mungsgebiet folgende Bedingungen umfaßt:
ob Δδ^* < 0,9° für 20 ms beibehalten wurde,
ob Δδ^* < 0,8° für 25 ms beibehalten wurde,
ob Δδ^* < 0,7° für 30 ms beibehalten wurde,
ob Δδ^* < 0,6° für 35 ms beibehalten wurde,
ob Δδ^* < 0,5° für 40 ms beibehalten wurde,
ob Δδ^* < 0,4° für 50 ms beibehalten wurde,
ob Δδ^* < 0,3° für 55 ms beibehalten wurde,
ob Δδ^* < 0,25° für 65 ms beibehalten wurde,
ob Δδ^* < 0,2° für 75 ms beibehalten wurde,
ob Δδ^* < 0,15° für 85 ms beibehalten wurde,
ob Δδ^* < 0,1° für 95 ms beibehalten wurde,
ob Δδ^* < 0,05° für 120 ms beibehalten wurde.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Fühlerüber wachungsvorrichtung das Auftreten eines Fehlers in dem Hinterradlenkwinkelfühler (26) beim Erfüllen aller Bedingungen feststellt, wenn die Sollwertabweichung Δδ^* größer oder gleich 0,05° ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Füh lerüberwachungsvorrichtung die Bestimmung, ob ein Fehler im Hinterradlenkwinkelfühler (26) vorliegt, beginnt, wenn Δδ^* kleiner als 0,05° ist.