JPH05501301A - 速度センサ出力信号の処理のための回路構成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、速度センサの出力信号の処理のための回路構成に関し、特にこの出 力信号の周波数が速度を決定するために評価され、且つこの出力信号の振幅が速 度に従って変化する場合の前記出力信号の処理のための回路構成に関する。この ような速度センサは、例えばアンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）または駆動ス リップ制御装置（Ａ　Ｓ　Ｒ）のために必要とされる。

電子式アンチロックブレーキ装置のためのセンサ信号が処理されるこのような回 路構成は、すでに西独特許公開公報第３２３４６３７号で知られている。センサ 信号を用いて、車輪回転態様を制御するために必要な情報が得られる。このため 、車輪回転速度に比例した周波数と振幅を持つ交流電圧の形で出力信号を提供す る固定誘導変換器と関連して作用する歯車形状のロータが車輪とともに回転する 。トリガ回路を用いてセンサ信号が処理される。すなわちセンサ信号は増幅され 、矩形信号または回転速度に対応する周波数のパルス列信号に変換される。トリ ガ回路は、更に、可能な限りノイズ信号が軽減されるフィルタを含んでいる。

回転速度への振幅の強い依存関係によって、低車輪速度の際、出力信号が非常に 小さくなり、避けられないノイズ信号から区別するためには、付加的な手段が不 可欠となる。変換器における誘導電圧は、変換器と歯車形状のロータの間の空隙 （エアギャップ）に実質的に依存するので、動作時の許容誤差、即ち車輪の位置 または車輪軸受けの偏心の変化に応じて、同じ車輪回転速度における出力信号が 大変異なった振幅を持つ場合がある。特に、低速度で大きな空隙の際は、異常に 弱くなる。費用をかけて調整を行なったとしても、機械的な許容差が低く抑えら れている場合は、同様の問題がある。

センサ出力信号の処理のための他の回路構成と方法が、西独特許公開公報第３５ ４３０５８号に記述されている。これはノイズ信号と有効信号の効果的分離を主 題としている。これについては、センサ出力とトリガ回路の間に２つの低域通過 フィルタが設けられ、この一方では有効信号が他方では基準信号が生成される。

この２つの信号が比較される。２つの信号の差に応じて、コンパレータを用いて パルスの形をした出力信号、すなわち、処理済センサ信号が生成される。基準信 号は、整合回路を介して得られる制御信号を用いて動的に有効信号に従ったもの となる。

変換器と歯車形状のロータの間の空隙と回転速度へのセンサ出力信号の振幅の強 い依存関係は、依然としてこのようなトリガ回路の設計を困難にしている。応答 限界は、許容範囲内で許された大きな空隙を考えて、最低速度における制御器の 反応で適切な低レベルに置かなければならず、例えば１００ｍＶにおいて、トリ ガ回路が極端な場合においても信頼できる応答でなければならない。偶然もしく は許容条件の小さい空隙とこの結果としての比較的強いノイズ信号の場合、この ノイズ信号を介してトリガ限界が同様に到達されるという危険が存在する。車道 上におけるタイヤのよく知られた磨耗を介し、いわゆる”摩擦振動“が発生され 、車道からのショックの結果としての動的な空隙変動と多くの他の原因によって 、低限界レベルのために設計された応答限界より大きいノイズ信号レベルを発生 する。

この発明は、すでに述べた欠点を解決するためと、一方では非常に高感度で有効 信号に対して反応し、それにもかかわらず、すでに述べた実際に出現する種類の ノイズ信号に対して反応しない回路構成を開発するという課題に基づいている。

この課題は、基本的に、切換点または”ヒステリシス“が制御される掃引回路ま たはトリが回路から構成されるはじめに述べた方法の回路構成で解決することが できるということが明らかになった。そして、センサ信号の速度に対応した周波 数に乗算してセンサ出力信号の振幅を生成する結合係数算出のための回路と、結 合係数に応じたトリが回路のヒステリシス調整のための回路とが備えられている 。

結合係数の自動算出のためとヒステリシスの対応調整は、要するに、例えば、偶 然の小さな空隙において、高有効信号と同様また比較的高ノイズ信号がセンサの 出力信号に導かれ、を効信号と全く同様にノイズ信号も弱める大きな空隙にお（ １ては、トリガの応答限界は低くなる。いわばセンサの避けられない取付許容誤 差が、トリガ回路またはトリガ回路のヒステリシスの適応によって調整される。

実施例における結合係数は、１対２０の割合（すなわち、３　ｍ　Ｖ　／　Ｈｚ と６０ｍＶ／Ｈｚの間）で変動でき、この調整はノイズ信号の影響を抑制するた めに非常に重要である。信号対ノイズ比のレベルは、おおよそ同じようなファク タに高められる。

結合係数に対するヒステリシスの発明に適った調整は、センサとセンサ組付けに 対する節減のために導かれる。従来の処理と比較して高めの取付許容誤差が許容 しつる。センサと電子ユニットの間の信号伝送に、ノイズ信号からの影響力（少 なくなるのでわずかの要求が出される。トリガ誤差の防止または著しい制限は、 アンチロ・ツタブレーキ装置または駆動スリップ制御装置の制御性能を高める結 果となる。

発明に好都合な実施方法に基づいて、トリガ回路のヒステリシスは、測定回転速 度が最低時のセンサ出力状態での信号の振幅に適合するように調整される。

さらに、この回路は、増大する速度もしくは周波数とともにヒステリシスが連続 的または階段状に増大するように設計されることが可能である。この依存関係は 、全速度範囲にわたる許容ノイズレベルと有効信号の間の比率がおおよそ同じこ の発明の別の好都合な実施方法は、結合係数の影響が、センサ信号の増大する周 波数と自動車速度に関係するヒステリシス増大に、規則的に反復される事、例え ば点火動作に、設定の発生と関連づけて、数値が決定され、変化されるというこ とにある。比較的低速度の際、詳しく言うと高速度の場合よりも低い結合係数が 適切に判定されたということが推定されることであり、このためにこの回路構成 は、結合係数の影響が、連続的または階段状にセンサ出力信号の増大する速度と 周波数に応じて強まるという目的に適った方法と解釈される。自動車速度の減速 の際に、この高い影響は、ヒステリシス増大に応じて保たれとどまる。次の点火 動作の後は、再び階段状または連続的に結合係数の影響は、ヒステリシス増大に 応じて高められる。

この発明の上記特徴、利点と適用の可能性は、添付図をもとにして次に述べる説 明から明らかとなる。

第１図は、この発明に基つく回路構成の原理を概略的に示す。

第２図は、第１図の回路の実施例を示すブロック回路図。

」　第１図の原理におけるこの発明に適った回路構成は、制御可能なヒステリシ スが可変の掃引回路またはトリガ回路１、−　結合係数にの算出のための回路２ 、およびトリガ回路１の動作点とヒスプリシスの決定信号生成のためと実際に存 在するト　結合計数にの算出に依存するトリガ回路１のヒステリシスもしくは切 換点のための回路３とから構成されている。この回路構成を用いて車輪センサ５ の出力信号が処理される。車輪路　回転速度からの周波数と振幅に関係するこの センサ信号から、目　矩形信号またはパルス列の周波数またはパルス比が回転速 度）　の測定で導き出され、処理のための回路出力ＴＡが提供されｋ　る。この 出力ＴＡにおける信号は、ノイズまたは誤った情報Ｆ　から十分な処理がなされ る。例えば、アンチロックブレーキ；　装置の電子制御（図示しない）において 再処理をすることが丁　出来る。

を 第２図にデジタル動作回路を用いた第１図に基づく回路の実施のための具体例を 示す。

処理のための車輪センサ５の出力Ａｔの信号は、まず、コンパレータ６、前方同 一後方向カウンタ７とＤ／Ａ変換器８とを用いてデジタルの電気的な再処理信号 に変換される。このコンパレータの２つの入力信号の差から順次算出されるコン パレータ６の出力信号（ハイまたはロー）の状態に基づいて、カウンタ７が前方 向かまたは後方向にカウントする。

コンパレータ６の出力信号（ハイまたはロー）の状態に応じて、前方向かまたは 後方向にカウンタ７がカウントする。

このカウンタと第２図に示した回路の他の構成部分のための動作サイクルはクロ ック発生器９を用いて生成され、この周波数は必要とあらば割り算器１０を介し てスケールダウンすることができる。この発明の実施例における供給周波数は６ ０ｋＨｚに達し、割り算器１０においては３０ｋＨｚに分周されている。出力Ａ ３のカウントはアナログ信号に変換後、センサ出力信号Ａ１と比較される。

その上、このカウントＡ３は多重ライン１１を介して、例えば８ビツトのデータ ライン、比較器１２．１３に供給される。この一方において、供給されたカウン トの最大値（比較器１２で）と他方の供給されたカウントの最小値（比較器１３ で）が比較される。この最大値と最小値は、入力が同様にデータライン１１に接 続されているメモリ１４．１５に記憶される。アンドゲート１６を介して同じく 動作サイクルが接続され、動作実行を同期化し、もし比較器１２の入力カウント Ａが比較器１２の２番目の入力Ｂに供給された最大値の記憶値より大きいならば 、最大値メモリ１４の記憶値が高く更新される。対応する方法において、もし比 較器１３の入力Ａの値が、入力Ｂつまり最小値メモリ１５の内容より小さいなら ば、最小値メモリ１５の記憶値が訂正される。

最大値メモリ１４と最小値メモリ１５の出力信号が、センサ出力信号の平均値算 出のため加算器１８に供給される。

加算器１８の出力は、この平均値に算出した“ヒステリシス”の代表値を加算ま たは減算する加減算回路１９に導かれ、最終的にこの回路１９の出力は平均値と 算出ヒステリシスとから関係値が残り、この値はＤ／Ａコンバータ２１を用いて 対応したアナログ値に変換後、第１図のトリガ回路１に対応するトリガ回路２２ の動作点を確定する。平均値をあられす加算器１８の出力信号は、その上、メモ リ１４．１５に導き戻される。トリガ回路２２の２番目の入力信号は、センサ５ は、厳密に言えば動作点ではなく動作点子ヒステリシスであることを意味する。

車輪速度センサ５の処理信号は、トリガ回路２２の出力ＴＡとして任意の処理の ためにある；それは矩形信号であり、場合によってはパルス列信号に変換するこ とができる。

最大と最小カウントは、更に、トリガ回路２２の出力信号ＴＡのそれぞれの正の 側面において、メモリ回路２３．２４に記憶される。センサ信号の振幅は、差動 発生器２５を用いて算出される。補正信号ＴＡのそれぞれの正の側面において、 追加の最大カウントが平均値のためにメモリ１４に再び記憶される。補正信号Ｔ Ａのそれぞれの負の側面において、最小カウントが平均値のためにメモリ１５に 再び記憶される。これは、その都度、当面の振幅および平均値を検出するために 必要である。

回転速度もしくはこの回転速度に対応した周波数に依存しているセンサ信号のこ の振幅は、次の式で結合係数の算出を可能にする。

Ｕセンサーｋｘｆ。

この際、測定周波数ｆは、およそ５０のセンサ車輪（図示せず）の歯数において 、約３０Ｈｚと２０００Ｈｚの間である；この課題は自動車のアンチロックブレ ーキ装置のための車輪センサに関係がある。

発明に適ったこの結合係数に応じてヒステリシスまたはトリガ回路２２（または 第１図の１）の切換点が確定される。

差動発生器２５で算出されたセンサ振幅は、割り算回路２６を用いて車輪回転速 度もしくは車輪回転速度に対応した周波数に関係づけられ、数値が決定される。

この割り算回路の出力信号は、メモリ２０に記憶され、すでに記述したように、 動作点確定（動作焦土ヒステリシス）のため回路１９．２１で再び処理される。

回路２５に算出された振幅の重みづけのためと、ヒステリシス修正のための振幅 によって制ｉｎを確定のため、カウンタ２７から複数の比較器２８．２９．３０ を介して割り算器２６に速度と信号周波数信号が送られる。

カウンタ２７は、割り算器３１を介して回路１０の出力におけるサイクル周波数 をここで５Ｈｚに低下し、半サイクル（１０ｍｓ）の開店性化される。この時間 における第２図のカウンタ２７は、トリガ出力信号ＴＡの正の側面をカウントす る。カウンタ２７の出力信号は、カウント経過の終了後、これをもってセンサ周 波数のための測定となる。

例えば自動車が走り出す際、第２図に基づ＜４０Ｈｚからの信号に対応する低速 度限界が達成され、最初の比較器２８から割り算回路２６に対応信号が供給され る。この比較的低い車両速度の場合、結合係数にの測定値はまだ比較的不安定と 見なされる。一時的な測定の結合係数とヒステリシス修正に対応した振幅の影響 が、それゆえ、比較的低く保持される。

例えば６０Ｈｚの信号を出力する程度に高速度になるとすぐに、比較器２８から の供給信号の遮断のためにオアゲートに接続されているフリップフロップへ信号 が送られるとともに、割り算回路２６の入力端Ｅ３への入力のために比較器２９ から信号が送られる。この高速度の際の測定結合係数には、”安定“であり、ヒ ステリシス処理後の影響は、前記入力Ｅ号Ｅ４を発生する。この速度の時に測定 した結合係数が最も高く重みづけられる。

高速度か達成されて、もし車両が再び遅くなったとき、高い重みづけを介して格 納したヒステリシスはとどまり、またそれから維持する。低い重みづけの段に対 するスイッチバックは、既定の出来事に関係して、例えば、点火動作によって行 われる。もちろん、重みづけの記述した方法と点火スイッチオフの際の元に戻す 方法は、複数の実用的な可能な方法のうちの一つに過ぎない。

この発明に基つく回路構成は、ノイズ信号に対して基本的に影響を受けにくい。

なぜなら、掃引点とトリガ回路のヒステリシスがもはや都合の悪い場合−例えば センサと歯車形状のロータとの間の大きな空隙−で格納されなければならないか らではなく、なぜなら、ヒステリシスはある範囲で自動的に高められ、応答感度 がある範囲で低くされ、実際に存在する結合係数かそれを可能にする。この結合 係数が高いなら、有効信号と同様に（誘導）ノイズ信号もまた比較的高くなる。

ヒステリシスを高めることにより、このノイズ信号に対する応答が妨げられる。

それに対して結合係数が低いなら、有効信号は弱くなる；トリガの応答感度は高 くなる。誤トリガ作用のリスクは、それなのに存在しない。なぜなら、低い結合 係数はノイズ信号もまた弱めるからである。達成技術の進歩は、それだから重要 である。

ＦＩＧ、１ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成４年４月３０日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．例えば、自動車のためのアンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）または駆動ス リップ制御装置（ＡＳＲ）における回転速度決定のために、周波数および振幅が 回転速度に依存している回転速度センサ出力信号の処理のための回路構成におい て、切換点または“ヒステリシス”が制御されている掃引回路またはトリガ回路 （１，２２）と、結合係数（ｋ）の算出のための回路（２）と、この結合係数に センサ信号の速度対応周波数を乗じてセンサ出力信号の振幅を生成し、結合係数 （ｋ）に依存するトリガ回路のヒステリシス調整のための回路（３）とが具備さ れていることを特徴とする。
2. ２．トリガ回路（１，２２）のヒステリシスは、速度が最低の際にセンサ（５） の出力（Ａ１）を用いた信号の振幅に適合するように調整されることを特徴とす る請求項１記載の回路構成。
3. ３．ヒステリシスは、増大する速度と周波数とともに連続的または階段状に増大 することを特徴とする請求項１または２記載の回路構成。
4. ４．ヒステリシスは、許容ノイズレベルと有効信号との比が全速度範囲でほぼ同 じにとどまる状態で、増大する速度とともに増大することを特徴とする請求項３ 記載の回路構成。
5. ５．結合係数（ｋ）の影響は、センサ出力信号の周波数または自動車速度に依存 するヒステリシス増大によって重みづけされ、変化されることを特徴とする請求 項１から４記載の回路構成。
6. ６．結合係数（ｋ）の影響は、増大する回転速度とともにヒステリシス増大によ って連続的または階段状に増大することを特徴とする請求項５記載の回路構成。
7. ７．結合係数（ｋ）の影響の増大は、規則的に反復される出来事の発生に従った ヒステリシスによって、例えば点火作用で、新たに始まることを特徴とする請求 項５または６記載の回路構成。