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WO2010063747A1 - Schaltungsanordnung zum ansteuern eines sensors - Google Patents

Schaltungsanordnung zum ansteuern eines sensors Download PDF

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Publication number
WO2010063747A1
WO2010063747A1 PCT/EP2009/066209 EP2009066209W WO2010063747A1 WO 2010063747 A1 WO2010063747 A1 WO 2010063747A1 EP 2009066209 W EP2009066209 W EP 2009066209W WO 2010063747 A1 WO2010063747 A1 WO 2010063747A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit arrangement
sensor
arrangement according
electrical
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2009/066209
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas KNÖDLER
Constant Nguene Njongue
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Original Assignee
ZF Lenksysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Lenksysteme GmbH filed Critical ZF Lenksysteme GmbH
Publication of WO2010063747A1 publication Critical patent/WO2010063747A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for driving a sensor which detects a steering angle of a motor vehicle.
  • the steering angle When using a purely electrical or electronic sensor, the steering angle must be re-taught after a voltage dip, since usually the absolute rotational position is not detected, but the executed rotations of the servo motor are counted.
  • a steering system for a vehicle with a servo motor for providing a steering torque for steering angle adjustment is known, for example, from the publication DE 10 2006 042 104 A1.
  • the rotational movement of a shaft of the servo motor is detected by a rotor position sensor whose signals are used by an evaluation device for determining an absolute steering angle of the steered wheel.
  • a rotational movement of the shaft of the servo motor in a non-operating position of the vehicle by a control device for the evaluation with a so-called sleep mode counter in size, direction and detected over a defined evaluation period.
  • the proposed circuit arrangement is used to control at least one sensor or a sensor system for detecting a steering angle.
  • the at least one sensor or the sensor system is operated via an electrical system of the motor vehicle, which provides a supply voltage.
  • an electrical power supply is additionally provided, which provides a sufficiently high voltage for the at least one electrical sensor in the case of a drop in the supply voltage, in particular in the case of strong voltage dips, such as, for example, a starting pulse.
  • the at least one sensor is supplied with a sufficiently high voltage at all times, so that the value of the angle of rotation stored in the sensor is not lost.
  • This memory element may comprise a capacitor.
  • a voltage source or a generator may be provided.
  • an electrical device is furthermore provided, which assumes a control function.
  • This electrical device can be designed such that it fulfills a valve function.
  • This valve function can be provided by at least one diode.
  • the electrical device can be designed such that it fulfills a switching function.
  • a usually electrical or electronic switch can be provided.
  • a semiconductor switch in particular a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), is used as the switch.
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • other semiconductor switches can be used.
  • One way to protect the electronics thereby, can be achieved in one embodiment thus using a capacitor as an energy buffer or memory and a diode that performs a valve function and used to disconnect the electrical system in case of voltage drops.
  • the diode prevents the energy stored in the capacitor from flowing back into the electrical system.
  • the steering angles are thus supplied during the break-in via the capacitor.
  • on-board breaks can be bridged to 0 V.
  • the length of the burglary to be bridged typically up to 50 ms, can be dimensioned relatively easily over the size of the capacitor.
  • the input voltage to the steering angle sensor is monitored to detect a loss of steering angle, for example, at extremely long voltage drops, e.g. disconnecting the battery so that it can be reliably detected.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the presented circuit arrangement.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the presented circuit arrangement.
  • FIG. 3 shows a detail of a possible circuit arrangement.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the circuit arrangement, indicated generally by the reference numeral 10.
  • the illustration shows a sensor 12, which is provided for determining or detecting the steering angle of a motor vehicle.
  • FIG. 2 shows a further circuit arrangement 20, which serves to drive a sensor 22.
  • This sensor 22 is operated via a battery 24 of a vehicle electrical system.
  • a power supply 26 in this case a voltage source, is provided.
  • a switch 28 allows switching between the battery 24 and the power supply 26.
  • FIG. 3 shows a section of a possible circuit arrangement.
  • a capacitor 30, an electrical device 32 with switching and valve function which includes a first diode 34 and a second diode 36, and a battery 38 and an additional storage element 40 is shown.
  • the battery 38 powers a sensor, not shown, with the first diode 34 conducting.
  • the second diode 36 becomes conductive and supplies the sensor. This ensures an adequate power supply to the sensor.
  • the additionally provided capacitor 30 serves as an additional energy store for the failure of both the battery 38 and the memory element 40th

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Schaltungsanordnung (10) zum Ansteuern eines Sensors (12) zur Erfassung eines Lenkwinkels vorgestellt. Bei dieser Schaltungsanordnung (10) ist zusätzlich eine elektrische Spannungsversorgung vorgesehen, die bei Ausfall des Bordnetzes eine ausreichend hohe Spannung für den Sensor (12) bereitstellt.

Description

Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Sensors
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Sensors, der einen Lenkwinkel eines Kraftfahrzeugs erfasst.
Für den sicheren Betrieb eines Servolenksystems ist es erforderlich, den vom Fahrer eingestellten Lenkwinkel zu erfassen bzw. zu bestimmen.
Bislang werden zur Erfassung des Lenkwinkels in der Regel rein mechanisches Systeme, wie bspw. Schleifkontakte, eingesetzt. Diese haben gegenüber dem Einsatz elektrischer bzw. elektronischer Sensoren den Vorteil, dass diese den Wert des Lenkwinkels auch bei Spannungseinbrüchen im Bordnetz nicht verlieren. Bei diesen Systemen kann die Elektronik den Lenkwinkel, sobald der Spannungseinbruch überstanden ist, problemlos neu bestimmen.
Beim Einsatz eines rein elektrischen bzw. elektronischen Sensors muss nach einem Spannungseinbruch der Lenkwinkel neu eingelernt werden, da üblicherweise nicht die absolute Drehposition erfasst wird, sondern die ausgeführten Drehungen des Servomotors mitgezählt werden.
Ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Servomotor zur Bereitstellung eines Lenkmoments zur Lenkwinkelverstellung ist bspw. aus der Druckschrift DE 10 2006 042 104 A1 bekannt. Bei diesem wird die Drehbewegung einer Welle des Servomotors von einem Rotorlagesensor erfasst, dessen Signale von einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines absoluten Lenkwinkels des gelenkten Rades herangezogen werden. Dabei wird eine Drehbewegung der Welle des Servomotors bei einer Außerbetriebsstellung des Fahrzeugs von einer Steuer- einrichtung für die Auswerteeinrichtung mit einem sogenannten sleepmode- Zähler in Größe, Richtung und über eine definierte Auswertedauer erfasst.
Bei Verwendung von elektrischen Sensoren zur Bestimmung des Lenkwinkels wird aufgrund des Kraftfahrzeugbordnetzes eine robuste Elektronik benötigt. Besonders starke Spannungseinbrüche, wie bspw. Anlassimpulse, dürfen nicht zu einem Abschalten der benötigten Elektronik und damit zum Verlust des Lenkwinkels führen.
Die vorgestellte Schaltungsanordnung dient zum Ansteuern mindestens eines Sensors bzw. einer Sensorik zur Erfassung eines Lenkwinkels. Der mindestens eine Sensor bzw. die Sensorik wird dabei über ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs, welches eine Versorgungsspannung bereitstellt, betrieben. Hierbei ist zusätzlich eine elektrische Spannungsversorgung vorgesehen, die im Falle eines Abfalls der Versorgungsspannung, insbesondere bei starken Spannungseinbrüchen, wie bspw. bei einem Anlassimpuls, eine ausreichend hohe Spannung für den mindestens einen elektrischen Sensor bereitstellt.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der mindestens eine Sensor zu jedem Zeitpunkt mit einer ausreichend hohen Spannung versorgt ist, so dass der im Sensor gespeicherte Wert des Drehwinkels nicht verloren geht.
In Ausgestaltung weist bei der Schaltungsanordnung die Spannungsversorgung ein Speicherelement auf. Dieses Speicherelement kann einen Kondensator umfassen.
Alternativ oder ergänzend kann eine Spannungsquelle bzw. ein Generator vorgesehen sein.
In einer Ausführungsform der beschriebenen Schaltungsanordnung ist weiterhin eine elektrische Einrichtung vorgesehen, die eine Steuerfunktion übernimmt. Diese elektrische Einrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass diese eine Ventilfunktion erfüllt. Diese Ventilfunktion kann durch mindestens eine Diode bereitgestellt sein.
Weiterhin kann die elektrische Einrichtung derart ausgebildet sein, dass diese eine Schaltfunktion erfüllt. Hierzu kann ein üblicherweise elektrischer bzw. elektronischer Schalter vorgesehen sein.
In diesem Fall bietet sich als Schalter ein Halbleiterschalter, insbesondere ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feld-effekttransistor), an. Selbstverständlich sind auch andere Halbleiterschalter einsetzbar.
Eine Möglichkeit, die Elektronik dadurch zu schützen, kann in einer Ausführung somit mit Hilfe eines Kondensators als Energiepuffer bzw. -Speicher sowie einer Diode, die eine Ventilfunktion erfüllt und zur Trennung des Bordnetzes bei Spannungseinbrüchen dient, erreicht werden.
Bei Spannungseinbrüchen im Bordnetz verhindert die Diode, dass die im Kondensator gespeicherte Energie ins Bordnetz zurückfließen kann. Die Lenkwinkel sind so während des Einbruchs über den Kondensator versorgt. Somit können Bordnetzeinbrüche bis 0 V überbrückt werden. Die Länge des zu überbrückenden Einbruchs, typischerweise bis zu 50 ms, kann relativ einfach über die Größe des Kondensators dimensioniert werden.
Zusätzlich wird die Eingangsspannung für die Lenkwinkelsensorik überwacht, um einen Verlust des Lenkwinkels, bspw. bei extrem langen Spannungseinbrüchen, wie z.B. das Abklemmen der Batterie, sicher erkennen zu können.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der vorgestellten Schaltungsanordnung.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorgestellten Schaltungsanordnung.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer möglichen Schaltungsanordnung.
In Figur 1 ist eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung, insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet, dargestellt. Die Darstellung zeigt einen Sensor 12, der zur Bestimmung bzw. Erfassung des Lenkwinkels eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
Die Darstellung zeigt weiterhin einen Kondensator 14 und eine Diode 16, die einen Schutz im Falle eines Ausfalls des Bordnetzes bieten. In einem solchen Fall verhindert die Diode 16, dass die in dem Kondensator 14 gespeicherte Energie in das Bordnetz zurückfließt. Der Sensor 12 wird während des Ausfalls des Bordnetzes bzw. während des Abfalls der Versorgungsspannung mit der in dem Kondensator 14 gespeicherten Energie versorgt. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Eingangsspannung für den Sensor 12 überwacht wird, um einen Verlust des Lenkwinkels zu vermeiden. In Figur 2 ist eine weitere Schaltungsanordnung 20 dargestellt, die zum Ansteuern eines Sensors 22 dient. Dieser Sensor 22 wird über eine Batterie 24 eines Bordnetzes betrieben. Zusätzlich ist eine Spannungsversorgung 26, in diesem Fall eine Spannungsquelle, vorgesehen. Ein Schalter 28 ermöglicht ein Umschalten zwischen der Batterie 24 und der Spannungsversorgung 26.
Im Falle eines Ausfalls des Bordnetzes oder eines Spannungseinbruchs an den Klemmen der Batterie 24 wird mittels des Schalters 28 auf Versorgung durch die Spannungsversorgung 26 umgestellt. Der Schalter 28 kann solange in dieser Position bleiben, bis der Ausfall des Bordnetzes überwunden ist.
In Figur 3 ist ein Ausschnitt aus einer möglichen Schaltungsanordnung dargestellt. In diesem Ausschnitt ist ein Kondensator 30, eine elektrische Einrichtung 32 mit Schalt- und Ventilfunktion, die eine erste Diode 34 und eine zweite Diode 36 umfasst, sowie eine Batterie 38 und ein zusätzliches Speicherelement 40 dargestellt. Die Batterie 38 versorgt einen nicht dargestellten Sensor, wobei die erste Diode 34 leitet. Fällt die Spannung der Batterie 38 unter die Spannung des Speicherelements 40, wird die zweite Diode 36 leitend und versorgt den Sensor. Damit ist eine immer ausreichende Spannungsversorgung des Sensors sichergestellt.
Der zusätzlich vorgesehene Kondensator 30 dient als zusätzlicher Energiespeicher für den Ausfall sowohl der Batterie 38 als auch des Speicherelements 40.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung zum Ansteuern mindestens eines Sensors (12, 22) zur Erfassung eines Lenkwinkels, der über ein Bordnetz, das eine Versorgungsspannung bereitstellt, betrieben ist, wobei zusätzlich eine elektrische Spannungsversorgung (26) vorgesehen ist, die im Falle eines Abfalls der Versorgungsspannung eine ausreichend hohe Spannung für den mindestens einen elektrischen Sensor (12, 22) bereitstellt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , bei dem die Spannungsversorgung (26) ein Speicherelement (40) aufweist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei dem das Speicherelement (40) einen Kondensator (14, 30) aufweist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem weiterhin eine elektrische Einrichtung (32) vorgesehen ist, die eine Steuerfunktion übernimmt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, bei dem die elek-trische Einrichtung (32) eine Ventilfunktion erfüllt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, bei dem die elek-trische Einrichtung (32) mindestens eine Diode (16, 34, 36) aufweist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die elektrische Einrichtung (32) eine Schaltfunktion erfüllt.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, bei dem die elek-trische Einrichtung (32) mindestens einen Schalter (28) aufweist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, bei der als Schalter (28) ein Halbleiterschalter dient.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, bei der als Schalter (28) ein MOSFET dient.
PCT/EP2009/066209 2008-12-02 2009-12-02 Schaltungsanordnung zum ansteuern eines sensors Ceased WO2010063747A1 (de)

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