WO2016020036A1 - Verfahren zur ermittlung des tastverhältnisses eines pulsweitenmodulierten signals mittels eines fahrzeugsteuergerätes und fahrzeugsteuergerät - Google Patents

Abstract

Aus Sicherheitsgründen erfolgt eine redundante Messung des Tastverhältnisses von pulsweitenmodulierten Signalen 12 in einem Fahrzeugsteuergerät, wie insbesondere eines Bremssteuergerätes 10. Dabei wird im Stand der Technik das Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Signals 12 mittels eines Tiefpassfilters und einer Analog-Digital-Wandlung ermittelt und mit dem durch eine Speicher- und Vergleichseinheit ermittelten Wert verglichen. Erfindungsgemäß erfolgt eine direkte Ermittlung des Tastverhältnisses des Signals 12 mittels einer periodischen Abtastung. Dazu die Dauer der Zustände 18 und 20 des Signals 12 mittels eines Taktsignals 32 ermittelt. Nach einem kompletten Zyklus kann das Tastverhältnis dann direkt aus dem Verhältnis der Dauer der Zustände 18 und 20 ermittelt werden.

Description

Verfahren zur Ermittlung des Tastverhältnisses eines pulsweitenmodulierten Signals mittels eines Fahrzeugsteuergerätes und Fahrzeugsteuergerät

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Tastverhältnisses eines pulsweitenmodulierten Signals mittels eines Fahrzeugsteuergerätes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeugsteuergerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18.

Fahrzeugsteuergeräte dienen dazu, einzelne oder mehrere Funktionen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zu steuern beziehungsweise zu überwachen. Dabei werden in der Regel externe Signale beziehungsweise Messwerte verarbeitet, die dementsprechend vom Steuergerät aufgenommen beziehungsweise erfasst werden müssen. Diese Messwertaufnahme beziehungsweise Detektierung der Signale wie im Übrigen auch die Verarbeitung derselben muss zumeist hohen Sicherheitsanforderungen genügen, um Fehlfunktionen möglichst zu vermeiden. Abhängig von Einsatz und Funktion des Fahrzeugsteuergeräts können die Anforderungen variieren.

Bremssteuergeräte sind dabei Fahrzeugsteuergeräte, die im Regelfall besonders hohen Sicherheitsanforderungen genügen müssen. Beispielsweise im Rahmen einer modularen Bremssystemplattform kommen verschiedene Bremssteuergeräte zum Einsatz, insbesondere elektronisch geregelte Bremssysteme oder auch spezielle Antiblockiersysteme.

Wichtigstes externes Signal ist dabei typischerweise eine Bremsanforderung. Diese wird in der Regel durch den Fahrer des Fahrzeugs vorgegeben, wobei übli- cherweise die Betätigung eines Bremspedals ausgewertet wird. Das Bremspedal weist dazu in der Regel zwei unabhängige Messwertgeber, sogenannte Bremswertgeber, auf. Bei einer Betätigung des Pedals wird von jedem der Bremswertgeber ein pulsweitenmoduliertes (oder auch pulslängenmoduliertes) Signal (PWM- Signal) erzeugt. Das Tastverhältnis, also das Verhältnis der Dauer zweier Zustände zueinander, ist dabei abhängig von der Betätigung, insbesondere von der Stellung des Bremspedals. Das Tastverhältnis ist damit also typischerweise proportional zur Stärke des Tritts auf das Bremspedal, also insbesondere zu dessen Hub.

Aus Sicherheitsgründen werden nicht nur zwei unabhängige Bremswertgeber verwendet, sondern die Erfassung beziehungsweise Messung des Tastverhältnisses des Signals erfolgt außerdem in redundanter Weise. Dazu wird üblicherweise das Tastverhältnis des Signals zunächst mittels eines ersten (Haupt-)Verfahrens ermittelt,. Dies geschieht typischerweise mittels einer sogenannten Aufnahme- und Vergleichseinheit oder Capture/Compare Unit (CCU), die in vielen Mikrocont- rollern integriert ist. Auch die hier diskutierten Fahrzeugsteuergeräte beziehungsweise Bremssteuergeräte weisen solche Mikrocontroller mit wenigstens einer Aufnahme- und Vergleichseinheit auf. Diese ermittelt dann das Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Signals durch Zeitmessung. Außerdem kann in weiteren aufeinander folgenden Messungen festgestellt werden, ob sich der Wert des Tastverhältnisses verändert beziehungsweise in welcher Geschwindigkeit dies erfolgt.

Um eine Kontrolle der Ermittlung des Tastverhältnisses zu ermöglichen, wird das Signal zusätzlich mittels eines Tiefpassfilters gefiltert und einem Analog-Digital- Konverter (A/D-Konverter) zugeführt. Das Ergebnis entspricht ebenfalls dem Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Signals und kann so zur Kontrolle der Messwertaufnahme durch die CCU verwendet werden. Tiefpassfilter und Analog- Digital-Konverter werden auf wenigstens einer Platine zusätzlich zum Mikrocontroller verbaut.

Nachteilig an dem bekannten Verfahren zur redundanten Aufnahme des Tastverhältnisses ist, dass hierfür externe Bauteile zusätzlich zum Mikrocontroller erforderlich sind, nämlich zumindest ein Tiefpassfilter und einer oder mehrere A/D- Konverter. Diese kosten Platz auf der Platine, verursachen zusätzliche Kosten und müssen verbaut werden. Außerdem treten durch die Analog-Digital-Wandlung beziehungsweise die Tiefpassfilterung unerwünschte Verzögerungen auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur redundanten Ermittlung des Tastverhältnisses eines pulsweitenmodulierten Signals durch ein Fahrzeugsteuermodul anzugeben, das eine Ermittlung des Tastverhältnisses ermöglicht, bei denen Platinenplatz eingespart wird beziehungsweise ohne dafür externe Bauteile zu benötigen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Maßnahmen des Anspruchs 1. Demnach wird das Signal durch das Fahrzeugsteuergerät zur Ermittlung des Tastverhältnisses periodisch abgetastet oder auch abgefragt. Es dient insbesondere zur redundanten Ermittlung des Tastverhältnisses zusätzlich zu einem weiteren Messverfahren. Dies bedeutet, dass durch eine regelmäßige Messung des Signals das Tastverhältnis bestimmt wird. Die periodische Abfrage kann durch vorhandene Komponenten des Fahrzeugsteuergeräts erfolgen, insbesondere direkt durch einen vorhandenen Mikrocontroller. Hierfür wird das Signal über einen vorhandenen Eingang des Mikrocontrollers abgefragt beziehungsweise verarbeitet, vorzugsweise mittels vorhandener Einheiten des Mikrocontrollers. Das Verfahren ist dabei vorzugsweise unabhängig von der Messwertaufnahme durch die Aufnahme- und Vergleichseinheit (CCU). Zusätzliche Komponenten, wie beispielsweise ein Tiefpassfilter, sind damit erfindungsgemäß insbesondere nicht erforderlich. Verzögerungen durch die Analog-Digital-Wandlung beziehungsweise die Tiefpassfilterung werden damit vermieden.

Bevorzugt weist das Signal mehrere, insbesondere zwei mögliche Zustände auf. Die Zustände werden insbesondere nacheinander eingenommen. Vorzugsweise wird jeder der Zustände innerhalb eines Zyklus nur einmal eingenommen. Somit lässt sich die Dauer des Zyklus bestimmen. Das Verhältnis der zeitlichen Dauer der Zustände repräsentiert bevorzugt das Tastverhältnis des Signals. Damit ergibt sich das Tastverhältnis insbesondere aus dem Verhältnis der Zeitdauern der Zustände zueinander.

Die Länge eines, vorzugsweise jedes Zustands des Signals wird durch Zählung der Takte des Taktsignals im jeweiligen Zustand ermittelt. Vorzugsweise wird aus dem Verhältnis der Dauer mehrerer Zustände des Signals ein Tastverhältnis des Signals ermittelt und/oder berechnet.

Besonders bevorzugt wird wenigstens ein kompletter Zyklus des Signals gemessen. Ein Zyklus des Signals besteht insbesondere aus einem Durchlauf beider Zustände. Aus dem Verhältnis der Dauer der beiden Zustände wird dann das Tastverhältnis ermittelt und/oder berechnet.

Bevorzugt wird das Signal in festen Intervallen beziehungsweise mit konstanter Frequenz abgefragt beziehungsweise abgetastet. Dies bedeutet, dass eine regelmäßige Messwertaufnahme beziehungsweise Abfrage des Signals erfolgt. Der zeitliche Abstand zweier Messungen ist insbesondere vorher festgelegt. Damit kann in reproduzierbarer Weise der zeitliche Verlauf des Zustands des pulswei- tenmodulierten Signals festgestellt werden.

Weiter bevorzugt wird ein periodisches Taktsignal erzeugt und/oder verwendet, um das Signal periodisch abzufragen beziehungsweise abzutasten. Damit wird die periodische Abfrage vereinfacht an periodische Taktsignale gekoppelt, die vielfach verfügbar sind.

Insbesondere kann die Abfrage beziehungsweise das Abtasten dabei bei jedem einzelnen Taktereignis und/oder auch nach jeweils einer festgelegten Anzahl von Taktereignissen beziehungsweise Taktintervallen oder auch Taktzyklen erfolgen.

Bevorzugt weist das Taktsignal eine konstante Taktrate auf. Dies bedeutet, dass die Taktereignisse mit konstanter Frequenz und damit gut reproduzierbar auftreten. Vorzugsweise sind die Taktintervalle konstant beziehungsweise gleich lang. Dies bedeutet, dass die Taktereignisse in regelmäßiger Folge auftreten. Die Taktzyklen, also die Abstände zwischen zwei Taktereignissen, sind damit typischerweise ebenfalls gleich lang. Alternativ können allerdings auch beispielsweise zwei sich überlagernde Taktzyklen verwendet werden. Hierzu können allerdings in der Regel mehr als ein einzelnes Taktsignal verwendet werden, um so eine Unterscheidung treffen zu können.

Das Taktsignal weist vorzugsweise eine höhere Taktrate beziehungsweise Modulationsfrequenz auf als das Signal. Durch eine hinreichend hohe Taktrate wird sichergestellt, dass das Signal ausreichend häufig abgetastet werden kann. So kann das Signal vorzugsweise hinreichend hoch aufgelöst werden. Fehler bei der Messung der Zustandsdauer werden so minimiert. Dies ist insbesondere erforderlich, um die Länge der Pulsweite des Signals möglichst genau ermitteln zu können.

Vorzugsweise ist die Taktrate oder Abtastrate um wenigstens etwa eine Größenordnung, vorzugsweise zwei Größenordnungen größer beim Taktsignal als bei dem Signal. Eine Größenordnung entspricht dabei wie üblich einem Faktor 10. Dies sorgt für eine hinreichend hohe Abtastrate.

Vorzugsweise hängt das Tastverhältnis der Zustände des Signals von der Betätigung des wenigstens einen Sensors ab. Damit wird eine Sensorbetätigung in ein solches Signal umgewandelt.

Besonders bevorzugt ist der Hub beziehungsweise der Umfang und/oder die Geschwindigkeit der Betätigung ausschlaggebend für das Tastverhältnis der Zustände. Vorzugsweise ist das Tastverhältnis proportional zur Stärke der Betätigung beziehungsweise zum Hub des Sensors beziehungsweise des zugehörigen Messwertaufnehmers. Als Sensor für ein Bremssteuergerät dient insbesondere ein Bremspedal. Besonders bevorzugt werden mehrere, insbesondere die zwei Verfahren zur Ermittlung des Tastverhältnisses unabhängig voneinander ausgeführt und/oder beruhen auf verschiedene Prinzipien. Dies ermöglicht eine redundante Ermittlung des Tastverhältnisses auf unabhängige Weise. Durch Verwendung unterschiedlicher Prinzipien beziehungsweise Messverfahren können verfahrensimmanente Fehler ausgeschlossen werden.

Insbesondere wird die Frequenz der Pulsweitenmodulation des Signals aus dem Tastverhältnis des Signals ermittelt. Damit lässt sich insbesondere ein Ausfall des Messwert- oder Bremswertgebers feststellen. Diese Ermittlung wird insbesondere durch das erfindungsgemäße Messverfahren selber ermöglicht. Hierzu wird die Anzahl der Taktereignisse für einen kompletten Zyklus der Pulsweitenmodulation gezählt und mit der Dauer eines einzelnen Taktereignisses multipliziert. Der Kehrwert dieses Wertes ergibt die Frequenz. Dies bietet den Vorteil, dass eine Frequenzbestimmung unabhängig von anderen Komponenten möglich ist, also eine vollständige Redundanz. Im Stand der Technik erfolgt eine Ermittlung dagegen in der Regel durch das Hauptverfahren beziehungsweise die Aufnahme- und Vergleichs-Einheit (CCU). Damit wäre bei Ausfall dieses Systems auch keine Frequenzermittlung mehr möglich. Auch bei analogen Messverfahren ist eine Ermittlung des Tastverhältnisses nicht möglich, da nur ein fester Spannungswert gemessen wird, aber keine Zeitmessung zur Frequenzbestimmung möglich ist.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch ein Fahrzeugsteuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Demnach wird ein Fahrzeugsteuergerät, vorzugsweise Bremssteuergerät, wie beispielsweise ein ABS- (Antiblockiersystem) und/oder EBS-Steuergerät (Elektronisches Bremssystem), vorgeschlagen, das insbesondere zur Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens geeignet ausgebildet ist. Das Fahrzeugsteuergerät zeichnet sich dadurch aus, dass die Aufnahmeeinrichtung den Zustand des Signals zur Ermittlung des Tastverhältnisses periodisch abfragt beziehungsweise abtastet. Es ist vorzugsweise zur periodischen Abfrage beziehungsweise zum periodischen Abtasten desselben ausgebildet. Hierdurch lässt sich die Dauer der möglichen Zustände des Signals jeweils separat bestimmen. Dieses Messverfahren unterscheidet sich grundlegend von der üblichen Messwerterfassung beziehungsweise -ermittlung beispielsweise mit einem Analog-Digital-Konverter oder auch demjenigen einer Aufnahme- und Vergleichseinheit (CCU). Damit kann ein alternatives Verfahren in einem Fahrzeugsteuergerät implementiert werden.

Bevorzugt ist eine Einrichtung zur Erzeugung und/oder Auswertung eines periodischen Taktsignals vorgesehen, um das periodische Abtasten des Signals auszulösen. Somit wird eine regelmäßige Abfrage gewährleistet.

Insbesondere kann eine Unterbrechungsanforderung des Fahrzeugsteuergeräts als Taktsignal vorgesehen sein. Solche Unterbrechungsanforderungen beziehungsweise Interrupts sind insbesondere in praktisch jedem MikroController implementiert. Damit sind sie typischerweise auch in einem Fahrzeugsteuergerät vorgesehen. Sie dienen beispielsweise zur Abfrage externer Einheiten und/oder Komponenten, zur Ermittlung von Messwerten in bestimmten Zeiteinheiten oder ähnlichem. In diesem Fall werden sie zum periodischen Abtasten des Signals verwendet.

Bevorzugt weist das Signal mehrere, vorzugsweise zwei Zustände auf. Das Verhältnis der Dauer der Zustände zueinander liefert damit eine Basis zur Berechnung einer Betätigung der Sensoren. Insbesondere kann man die Zeitdauer der Zustände zueinander ins Verhältnis setzen, so dass damit das Tastverhältnis berechenbar ist. Das Steuergerät ist insbesondere dazu ausgebildet, genau diese Ermittlung vorzunehmen.

Das Verhältnis der Dauer der Zustände beziehungsweise das Längenverhältnis der Zustände liefert insbesondere eine Basis zur Berechnung der Betätigung der Sensoren, insbesondere zur Weglänge, zum Hub, zum Umfang oder Geschwindigkeit und/oder zur Beschleunigung der Betätigung. Beispielsweise kann ein Pedal, wie insbesondere ein Bremspedal, nur angetippt, mehr oder weniger weit durchgetreten oder auch voll durchgetreten werden. Hierzu liefert das Tastverhältnis des Signals insbesondere einen entsprechenden Messwert. Das Tastverhältnis ist vorzugsweise proportional zum Hub des Pedals. Zwischen Pedalhub und Tastverhältnis besteht insbesondere ein linearer Zusammenhang.

Weiter bevorzugt ist zumindest wenigstens ein Zähler für die jeweilige Anzahl der Takte eines Zustands des Signals vorgesehen. Damit kann indirekt die Zeitdauer des jeweiligen Zustands des Signals ermittelt werden. Aus dem Verhältnis der Zählwerte mehrerer Zustände des Signals kann dann insbesondere das Tastverhältnis berechnet werden.

Weiter bevorzugt ist im Fahrzeugsteuergerät eine redundante Abfrage und/oder Ermittlung des Tastverhältnisses des Signals vorgesehen. Damit wird eine fehlerfreie Abfrage auch bei Ausfall einzelner Komponenten sichergestellt.

Für eine redundante Ermittlung des Tastverhältnisses sind vorzugsweise mehrere unabhängige und/oder unterschiedlich arbeitende Einrichtungen beziehungsweise Verfahren zur Ermittlung des Tastverhältnisses des Signals vorgesehen. Unterschiedliche Verfahren beziehungsweise unabhängig voneinander arbeitende Einrichtungen beziehungsweise Einheiten sorgen für eine hinreichende Ausfallsicherheit. Verfahrensimmanente Fehler werden dabei bestmöglich ausgeschlossen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein Fahrzeugsteuergerät zur redundanten Ermittlung des Tastverhältnisses eines pulsweitenmodulierten Signals gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Fahrzeugsteuergerät zur redundanten Ermittlung des Tastverhältnisses, und

Fig. 3 eine Darstellung eines pulsweitenmodulierten Signals mit einem zugehörigen Taktsignal. Beim Fahrzeugsteuergerät des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels handelt es sich um ein Bremssteuergerät 10. Das Bremssteuergerät 10 dient zur Einleitung und Steuerung von Bremsvorgängen in einem hier nicht gezeigten Fahrzeug, beispielsweise einem Lastkraftwagen oder Bus. Unter anderem beinhaltet das Bremssteuergerät 10 einen hier nicht dargestellten Mikrocontroller. Der Mikrocont- roller übernimmt die eigentlichen Mess-, Steuerungs- und Überwachungsaufgaben.

Im Stand der Technik weist das Fahrzeug wenigstens eine Quelle eines Signals 12 auf, einen sogenannten Signalgeber oder Signalwertgeber. Zwei solche Signalwertgeber sind in diesem Fall jeweils als Bremswertgeber 14 ausgebildet. Die Betätigung einer entsprechenden Vorrichtung, wie in diesem Fall eines

Bremspedals 16, liefert dabei Informationen über eine Bremsanforderung eines Fahrers des hier nicht gezeigten Fahrzeugs, in dem das Bremssteuergerät 10 arbeitet. Das Bremssteuergerät 10 weist zur Verarbeitung des Signals 12 einen Eingang auf. Sobald eine Bremsanforderung erkannt wird, muss umgehend ein Bremsvorgang eingeleitet werden.

Zunächst wird dazu die Information über die Betätigung des Bremspedals 16 durch die Bremswertgeber 14 in ein pulsweitenmoduliertes Signal 12 umgewandelt. Je nachdem wie stark die Bremswirkung sein soll, variiert der Fahrer üblicherweise den Umfang beziehungsweise den Hub der Betätigung des Bremspedals 16. Dies bedeutet, dass bei einer kleinen Auslenkung des Bremspedals 16 lediglich eine geringe Bremswirkung erzielt werden soll, während bei einer starken Auslenkung des Bremspedals 16 eine große Bremswirkung erzielt werden soll. Das resultierende Signal 12 repräsentiert dementsprechend einen Wert, der proportional zur Betätigung des Bremspedals 16 ist.

Dies wird durch eine Pulsweitenmodulation des Signals 12 erreicht. Dabei werden üblicherweise zwei verschiedene Zustände 18 und 20 vorgesehen. Es handelt sich bei den Zuständen 18 und 120 in der Regel um zwei verschiedene Spannungspegel. Die Dauer der beiden Zustände 18 und 20 kann variiert werden, wobei die Gesamtdauer beider Zustände 18 und 20 zusammengenommen in der Regel kon- stant ist. Das Verhältnis der Dauer des ersten Zustande 18 zur Dauer des zweiten Zustands 20 gibt damit das sogenannte Tastverhältnis des Signals 12 an.

Dieses Verhältnis der beiden Zustände 18 und 20 liefert dann insgesamt einen Wert, der proportional zur Pedalbetätigung ist. Tatsächlich werden dazu die Längen beziehungsweise Zeitdauern der beiden Zustände 18 und 20 zueinander ins Verhältnis gesetzt. Je länger das Signal 12 im Zustand 18 ist, desto kürzer ist das Signal 12 im Zustand 20, da die Gesamtlänge beziehungsweise Gesamtdauer eines Zyklus der Pulsweitenmodulation typischerweise konstant ist. Die ins Verhältnis zueinander gesetzten Dauern der beiden Zustände 18 und 20 liefern damit ein Verhältnis, das einen Wert zwischen Null und Unendlich aufweist, wobei üblicherweise ein Maximalwert festgesetzt wird.

Das Signal 12 wird üblicherweise über elektrische und/oder Leitungen vom

Bremspedal 16 zum Bremssteuergerät 10 übertragen. Üblicherweise wird dort das Tastverhältnis des Signals 12 mittels einer sogenannten Aufnahme- und Vergleichseinheit oder Capture/Compare Unit (CCU) ermittelt. Eine solche CCU ist hier zwar nicht dargestellt, wird aber über eine Leitung 22 mit dem Signal 12 versorgt. In dieser Aufnahme- und Vergleichseinheit wird die Länge beziehungsweise Dauer jedes der beiden Zustände 18 und 20 des Signals 12 erfasst und jeweils als Zahlenwert gespeichert. Durch Vergleich mehrerer gespeicherter Werte können auch zusätzliche Informationen über die Geschwindigkeit der Betätigung des Bremswertgebers 14 oder andere Informationen zur Dynamik des Vorgangs ermittelt werden.

Die Erzeugung der Messwerte durch die Bremswertgeber 14 einschließlich der eigentlichen Erzeugung des pulsweitenmodulierten Signals 12 durch Mikrocontrol- ler 38 findet in der Regel außerhalb des Bremssteuergeräts 10, nämlich im Bereich des Bremspedals 16 statt. In der Eingangsstufe 24 des Bremssteuergeräts 10 wird das Signal 12 dann verarbeitet.

Zur Erhöhung der Sicherheit bei der Datenaufnahme bei der Ermittlung des Tastverhältnisses des pulsweitenmodulierten Signals 12 erfolgt üblicherweise eine re- dundante Aufnahme von Messwerten. Hierzu ist typischerweise eine separate Einheit 26 vorgesehen. Diese umfasst im Stand der Technik einen Tiefpassfilter 28 und einen Analog-Digital-Konverter 30. Durch die Tiefpassfilterung und Analog- Digital-Konversion wird ein Wert erzeugt, der das Tastverhältnis des pulsweiten- modulierten Signals 12 repräsentiert. Mit diesem Wert kann jederzeit der aktuelle Messwert der ebenfalls über die Leitung 22 mit dem Signal 12 versorgten Aufnahme- und Vergleichseinheit verglichen werden.

Das Signal 12 mit seinen beiden Zuständen 18 und 20 wird in jedem Fall innerhalb des Bremssteuergerätes 10 verarbeitet. Dementsprechend ist es ohne weiteres möglich, sowohl das Vorliegen des Zustande 18 wie auch des Zustands 20 zu de- tektieren. Dabei besteht ein kompletter Zyklus des Signals 12 aus der Kombination eines Zustands 18 und eines Zustands 20, bevor wieder in den Zustand 18 zurückgeschaltet wird.

Erfindungsgemäß werden jedoch die zusätzlichen Bauteile der Einheit 26 nicht mehr benötigt, mithin können Tiefpassfilter 28 und Analog/Digital-Konverter 30 entfallen. Statt einer Filterung und einer Messwertaufnahme mittels Analog-Digital- Konvertern 30 wird hier das alternative, erfindungsgemäße Mess- beziehungsweise Ermittlungsverfahren verwendet. Hierbei wird ein Taktsignal 32 verwendet, wie es beispielhaft in Fig. 3 dargestellt ist. Das Taktsignal 32 weist eine Vielzahl von Taktereignissen 34 auf. Diese folgen in festen zeitlichen Abständen aufeinander, sind also (streng) periodisch.

Das neue Verfahren zur Ermittlung des Tastverhältnisses besteht im Kern darin, den aktuellen Zustand des Signals 12 in regelmäßiger weise, also periodisch abzufragen. Hierzu wird das Taktsignal 32 zugrunde gelegt, um bei jedem Taktereignis 34 den aktuellen Zustand des Signals 12 abzufragen. Dies ist ebenfalls in Fig. 3 dargestellt. Die Anzahl der Taktereignisse 34 für jeden Zustand 18 beziehungsweise 20 werden dazu gezählt. Befindet sich das Signal 12 zunächst im Zustand 18, wird ein erster Zähler inkrementiert. Dies wird bei jedem weiteren Taktereignis im Zustand 18 wiederholt. Sobald dann bei einem Taktereignis 34 der Zustand 20 ermittelt wird, wird ein zweiter Zähler inkrementiert. Dies wird für alle weiteren Taktereignisse 34 solange wiederholt, bis wiederum ein Umschalten in den Zustand 18 erfolgt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 3 werden sieben Taktereignisse im Zustand 18 gezählt, während nur drei Taktereignisse in Zustand 20 ermittelt werden. Die Ungenauigkeit bei der Ermittlung liegt dabei im Bereich des Abstandes zweier Taktereignisse 34, also innerhalb der Modulationsfrequenz des Taktsignals 32. Das Tastverhältnis Tv berechnet sich gemäß

Tv = t (Zustand 18) / ( t (Zustand 18) + 1 (Zustand 20) ).

Es beträgt in diesem Fall daher rechnerisch Tv = 7 / (7+3) = 0,7. Es ergibt sich damit also ein linearer Zusammenhang zwischen Pedalweg und Messwert. Aufgrund der gleichlangen Abstände der Taktereignisse 34 zueinander liefern damit die gezählten Ereignisse für die Zustände 18 beziehungsweise 20 das Tastverhältnis des Signals 12. Nach Beendigung eines solchen Testzyklus werden die beiden Zähler entsprechend zurückgesetzt, bevor der nächste Messzyklus beginnt.

Der ermittelte Wert des Tastverhältnisses Tv kann dann direkt mit der durch die Speicher- und Vergleichseinheit ermittelten Werte verglichen werden.

Als Taktsignal 32 kann sowohl ein separat erzeugtes Signal dienen wie auch ein bereits innerhalb des Bremssteuergeräts 10 beziehungsweise eines anderen Mik- rocontrollers vorhandenes Signal. Insbesondere eignet sich eine Unterbrechungsanforderung beziehungsweise ein Interrupt zu diesem Zweck. Dieser wird vom MikroController im Bremssteuergerät 10 für Abfragezwecke oder zur Unterbrechung laufender Prozesse verwendet, beispielsweise um parallelen Aufgaben gerecht zu werden. Solche Taktgeber, insbesondere Interrupts, sind in praktisch jedem MikroController vorhanden. Außerdem ist bereits eine Einheit zur Detektie- rung der beiden Zustände 18 und 20 im Steuergerät 16 vorhanden. Daher kann auf einfache Weise mittels zweier Zähler und einer Recheneinheit ein Verfahren zur Ermittlung des Tastverhältnisses Tv des Signals 12 implementiert werden. Durch Erhöhung der Abtastfrequenz, also durch ein höherfrequentes Taktsignal, kann die Genauigkeit der Ermittlung des Tastverhältnisses gegebenenfalls noch erhöht werden.

Schließlich werden bei diesem Verfahren die zusätzlichen Komponenten 26, nämlich der Tiefpassfilter 28 und Analog-Digital-Konverter 30, nicht mehr benötigt. Das Signal 12 wird daher, wie in der Fig. 2 gezeigt ist, direkt der Aufnahme- und Vergleichseinheit über Leitung 22 zugeführt.

Gegebenenfalls kann noch ein Schmitt-Trigger 36 oder ein ähnliches Bauelement vorgesehen sein, um die Zustände 18 und 20 des Signals 12 jeweils auf definierte Spannungspegel zu ziehen beziehungsweise die Impedanz anzupassen, insbesondere indem ein Treiber mit geringer Impedanz vorgesehen wird.

Außerdem kann die Modulationsfrequenz des Signals 12 beziehungsweise die Frequenz der Pulsweitenmodulation direkt aus dem Signal 12 ermittelt werden. Die Frequenz der Pulsweitenmodulation ist die Wiederholfrequenz der Zyklen des Signals 12, wobei ein Zyklus des Signals 13 aus genau zwei zusammengehörigen Zuständen 18 und 20 besteht.

Zur Bestimmung der Frequenz der Pulsweitenmodulation wird die Anzahl der Taktereignisse 34 gezählt, die einen kompletten Zyklus des Signals 12 aus den beiden Zuständen 18 und 20 ergeben. Mit der Frequenz des Taktsignals 32 ist auch die Dauer eines Taktereignisses 34 bekannt. Damit wird die Anzahl der gezählten Taktereignisse 34 eines Zyklus des Signals 12 mit der Dauer eines Taktereignisses 34 multipliziert. Dies ergibt die Periodendauer eines Zyklus des Signals 12. Der Kehrwert dieser Periodendauer, also eine Division von 1 durch die Periodendauer, ergibt dann die Frequenz der Pulsweitenmodulation des Signals 12. Die Berechnung kann also gemäß

Frequenz = 1 / Zyklusdauer

= 1 / (Anzahl_Taktereignisse ^* Dauer_Taktereignis) erfolgen. Die Ermittlung der Frequenz der Pulsweitenmodulation erfolgt damit unabhängig von weiteren externen Komponenten. So kann beispielsweise ein Ausfall eines der Bremswertgebers 14 beziehungsweise des gesamten Bremspedals 16 auf einfache Weise festgestellt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur redundanten Ermittlung des Tastverhältnisses eines pulswei- tenmodulierten Signals (12) mittels eines Fahrzeugsteuergeräts, insbesondere eines Bremssteuergeräts (10), wobei das Signal (12) vorzugsweise durch wenigstens einen Sensor erzeugt und/oder bereitgestellt wird, insbesondere wenigstens einen Bremswertgeber (14) zur Signalisierung einer Bremsanforderung, und wobei die Ermittlung des Tastverhältnisses des Signals (12) mittels eines ersten Verfahrens erfolgt, vorzugsweise durch Messung der Zeitdauern der Zustände mit einer Aufnahme- und Vergleichseinheit (CCU), und mittels eines zweiten Verfahrens redundant überprüft wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim zweiten Verfahren das Signal (12) durch das Fahrzeugsteuergerät zur Ermittlung des Tastverhältnisses periodisch abgetastet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Signal mehrere, bevorzugt zwei mögliche Zustände (18, 20) aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der zeitlichen Dauer der Zustände das Tastverhältnis des Signals (12) darstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die Länge eines oder jedes Zustands des Signals (12) durch Zählung der Takte des Taktsignals (32) ermittelt wird, während derer sich das Signal (12) im jeweiligen Zustand (18, 20) befindet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Verhältnis der Dauer mehrerer Zustände (18, 20) des Signals (12) das Tastverhältnis (32) des Signals (12) ermittelt und/oder berechnet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein kompletter Zyklus des Signals (12) gemessen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (12) in festen Intervallen beziehungsweise mit konstanter Frequenz regelmäßig abgetastet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein periodisches Taktsignal (32) erzeugt und/oder verwendet wird, um das Signal (12) periodisch abzufragen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (12) bei jedem Taktereignis (34) und/oder jeweils nach einer festgelegten Anzahl Taktereignisse (34) abgetastet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktsignal (32) eine konstante Taktrate aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktintervalle konstant beziehungsweise gleichlang sind.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktsignal (32) eine höhere Taktrate beziehungsweise Modulationsfrequenz aufweist als das Signal (12).

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktsignal (32) eine um wenigstens etwa eine Größenordnung oder zwei Größenordnungen höhere Taktrate beziehungsweise Modulationsfrequenz aufweist als das Signal (12).

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnis der Zustände von der Betätigung des Sensors abhängt.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnis der Zustände vom Umfang und/oder der Geschwindigkeit der Betätigung den Sensors abhängt.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahren zur Ermittlung des Tastverhältnisses unabhängig voneinander ausgeführt werden und/oder auf verschiedenen Prinzipien beruhen.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfrequenz des Signals (12) aus dem Tastverhältnis des Signals (12) ermittelt wird.

18. Fahrzeugsteuergerät, vorzugsweise Bremssteuergerät (10), insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme wenigstens eines, vorzugsweise durch wenigstens einen Sensor bereitgestellten und/oder erzeugten, puls- weitenmodulierten Signals (12), insbesondere wenigstens eines Bremswertgebers (14) zur Signalisierung einer Bremsanforderung eines Fahrers, wobei die Aufnahmeeinrichtung das Tastverhältnis des Signals (12) ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung zur periodischen Abfrage des Zustande des Signals (12) zur Ermittlung des Tastverhältnisses des Signals (12) ausgebildet ist.

19. Fahrzeugsteuergerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Erzeugung und/oder Auswertung eines periodischen Taktsignals (32) vorgesehen ist, um die periodische Abfrage des Signals (12) auszulösen.

20. Fahrzeugsteuergerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterbrechungsanforderung beziehungsweise ein Interrupt des Fahrzeugsteuergerätes als Taktsignal (32) zum Auslösen der periodischen Abfrage des Signals (12) vorgesehen ist.

21. Fahrzeugsteuergerät nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal mehrere und/oder zwei Zustände (18, 20) aufweist, wobei das Verhältnis der Dauer der Zustände (18, 20) als Basis zur Berechnung einer Betätigung der Sensoren dient.

22. Fahrzeugsteuergerät nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Dauer der Zustände (18, 20) als Basis zur Berechnung einer von Umfang und/oder Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung einer Betätigung der Sensoren dient.

23. Fahrzeugsteuergerät nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zähler die für die jeweilige Anzahl der Takte eines Zustands des Signals (12) vorgesehen ist.

24. Fahrzeugsteuergerät nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine redundante Abfrage und/oder Ermittlung des Tastverhältnisses des Signals (12) vorgesehen ist.

25. Fahrzeugsteuergerät nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unabhängige und/oder unterschiedliche arbeitende Einrichtungen beziehungsweise Verfahren zur Ermittlung des Tastverhältnisses des Signals (12) vorgesehen sind.

26. Fahrzeugsteuergerät nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet,. dass eine Ermittlung der Modulationsfrequenz des Signals (12) aus dessen Tastverhältnisses vorgesehen ist.