SE521749C2

SE521749C2 - Servostyrsystem för fordon innefattande en digital vinkelavkännande anordning

Info

Publication number: SE521749C2
Application number: SE9902537A
Authority: SE
Inventors: Carl Erik Mikael Foerborgen
Original assignee: Inmotion Technologies Ab
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2003-12-02
Also published as: SE9902537L; EP1065135A3; DE60019200T2; DE60019200D1; EP1065135A2; SE9902537D0; EP1065135B1; US6374941B1

Description

521 749 99706-030701 detektering av felaktig funktion hos ett sådant system och att initiera ett omedelbart stopp av fordonets drift.

I ett servostyrsystem som beskrivs i EP 0 885 756 används analoga typer av vinkelgivare i anslutning till de styrbara hjulen hos fordonet, och det beskrivs också en metod för feldetektering av dessa givare.

I detta system används emellertid en digital vinkelgivare som en signalgenererande anordning i anslutning med ratten.

Det är dock inte beskrivet eller nämnt någonting om hur man åstadkommer en tillförlitlig funktionsövervakning av denna digitala vinkelgivare.

Enligt uppfinningen innefattar ett servostyrsystem för ett fordon med ett eller flera styrbara hjul, en ratt som är mekaniskt förbunden med en enkel digital vinkelgivare, en servomotor med en vinkelavkännande anordning förbunden med de styrbara hjulen, samt en felfunktionsdetekterande anordning ansluten till den digitala vinkelgivaren och anordnad att pålägga en analog spänning över den digitala givaren för att därigenom förändra den digitala pulsamplituden från givaren till en viss kontrollamplitud, varvid en felaktig funktion hos vinkelgivaren detekteras såsom en avvikelse i pulsamplituden från denna kontrollamplitud.

De ovan beskrivna problemen undviks genom uppfinningen vilken föreslår ett förbättrat servostyrsystem innefattande en förenklad men säkert kontrollerbar digital vinkelavkännningsanordning_ En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan under hänvisning till bifogade ritningar.

Ritningsförteckning: 99706-001030 5 21 7 4 9 Fig 1 visar schematiskt ett exempel pà ett servostyrsystem enligt uppfinningen.

Fig 2 visar ett pulstàg med oförändrad amplitud fràn den digitala vinkelgivaren.

Pig 3 visar ett pulstàg från den digitala vinkelgivaren med förändrad amplitud.

Servostyrsystemet som visas i Fig 1 är anordnat pá ett fordon med ett styrbart hjul 10, en ratt 12 för manuell manövrering av systemet, en servomotor 13 mekaniskt ansluten till det styrbara hjulet 10 via en växelmekanism 14, en vinkelavkännande anordning 15 tillordnad servomotorn 13, en vinkelgivare 16 mekaniskt ansluten till ratten 12, samt en styrenhet 17. Styrenheten 17 innefattar elektroniska databehandlingskomponenter liksom kraftförsörjningsorgan och kommunicerar med servomotorn 13 via ett kablage 18 för tillförsel av elektrisk kraft till motorn 13íoch med vinkelgivaren 16 och vinkelavkännande anordningen 15 via kablage 19 resp. 20;l Vinkelgivaren 16 som är ansluten till ratten 12 är av digital typ och avger ett tåg av elektriska pulser vid vridning av ratten 12, och den vinkelavkànnande anordningen 15 som är tillordnad motorn 13 är lämpligen anordnad att avge kvitteringspulser till styrenheten 17 för att uppnà en korrelation mellan det inmatade pulsantalet och frekvensen som avges av vinkelgivaren 16 och det aktuella pulsantalet och frekvensen som avges av vinkelavkänningsanordningen 15.

Pulsfrekvensen motsvarar rotationshastigheten hos ratten 12 och servomotorn 13.

Vinkelgivaren 16 är av dubbelkanaltyp varvid de två kanalerna är anordnade med 90 graders fasförskjutning för att uppnà ett signalmönster som indikerar den aktuella rörelseriktningen. 99706-001030 5 2 1 7 4 9 Vinkelgivaren 16 matas med en konstant matningsspänning VCC av styrenheten 17 och normalt har pulserna som levereras av en vinkelgivare av digitaltyp en amplitud av AVI sträckande sig från noll till en bestämd nivå, exempelvis 0 - 12 V.

Detta innebär att om man skall kontrollera vinkelgivaren för att upptäcka felfunktion kan man få antingen O V eller 12 V vilket innebär att O V kan antingen vara o.k. eller indikera en bruten förbindelse, och 12 V kan indikera o.k. eller kortslutning.

Genom att emellertid blanda den digitala signalen från vinkelgivaren 16 med en konstant analog spänning är det möjligt att uppnå en kontrollamplitud AV¿ av exempelvis 2 - 10 V _ Detta innebär att om man får ett utslag på minst 2 V vid kontroll av vinkelgivarfunktionen så vet man att det inte är en bruten förbindelse, och om man får ett utslag som inte överstiger 10 V så kan man vara säker på att det inte är fråga om kortslutning i givarkretsen.

Alternativt kan kontrollamplituden AV¿ vara 0,5 - 4,5 V vilket är en reduktion av den ursprungliga pulsamplituden på OV - 5V. Ingen av de två senare avläsningarna skulle ge någon information om funktionsdugligheten hos vinkelgivaren 16 om inte den reducerade kontrollamplituden införs genom tillägg av den konstanta analoga spänningen.

För att åstadkomma detta innehåller systemet en krets (icke visad) för generering av en konstant analog spänning. Detta åstadkommes lämpligen med hjälp av en krets som innefattas i vinkelgivaren 16. Ett sådant arrangemang resulterar i en förenklad ledningdragning mellan vinkelgivaren och styrenheten 17.

I Fig 2 illlustreras de avgivna pulstågen från de två kanalerna A och B hos den digitala givaren 16 där någon inblandning med en analog konstant spänning inte gjorts. I 99706-001030 5 21 7 4 9 detta fall är pulsamplituden AV¿ den ursprungliga amplituden som avges fràn vinkelgivaren 16.

I Fig 3 visas ett diagram som illustrerar de avgivna pulstàgen fràn de tvä givarkanalerna A och B där en analog konstant spänning har lagts till, varvid pulsamplituden AVl har reducerats till AV2 som använts som kontrollamplitud för funktionskontroll av den digitala givaren 16.

Genom att blanda en konstant analog spänning med de digitala pulserna som avges från vinkelgivaren 16 sàsom beskrivs ovan, höjs bottenspänningsnivàn hos varje puls frän nollnivàn till en första spänningsnivå V; och toppspänningsnivàn hos varje puls reduceras fràn matningsspänningsnivàn VCC till en andra spänningsnivå Vw Felfunktionsdetektorn som inkluderas i styrenheten 17 innefattar ett organ för avgivande av höga och làga utlösningsnivàer, utanför den normala pulsamplitudens extremvärden där en felfunktion hos vinkelgivaren 16 kan indikeras. Mellan toppspänningsnivän V¿ hos varje puls och matningsspänningen VCC finns det sålunda en hög utlösningsnivä Vw och mellan bottenamplitudnivàn Vj hos varje puls och noll finns en làgutlösningsnivá Vu. Se Fig 3. Om pulsamplitudspänningen när endera av de tvà utlösningsnivàerna Vd eller Vw kommer felavkänningsanordningen att indikera en felaktig vinkelgivare.

Genom att införa en amplitudövervakningsfunktion av fönstertyp erhålles en säker automatisk funktion för kontroll av driften hos den digitala vinkelgivaren. Det är därigenom möjligt att använda en modern vinkelkännande och signalgivande anordning av digitaltyp utan att förlora möjligheten att ha en kontinuerlig funktionskontroll av givaren och att tillförsäkra en säker fordonsdrift. Skulle 99706-001030 5 2 1 7 4 9 utslagen falla utanför fönstrets gränser stoppas fordonets drift omedelbart.

Claims

521 749 99706-030701 Batentkrayl

1. Servostyrsystem för ett fordon med ett eller flera styrbara hjul (10), varvid servosystemet innefattar en manuellt manövrerbar ratt (12), en första vinkelavkännande anordning (16) ansluten till nämnda ratt (12), en servomotor (13) ansluten till nämnda styrbara hjul (10) och innefattande en andra vinkelavkännande anordning (15), samt en styrenhet (17) för mottagande av signaler från nämnda första vinkelavkännande anordning (16) och för kraftmatning till nämnda servomotor (13), k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda första vinkelavkännande anordning (16) innefattar en enkel digital vinkelgivare anordnad att avge elektriska pulser av en viss amplitud (AV, ) i relation till förändringar i vinkelläget hos ratten (12), nämnda styrenhet (17) är anordnad att förse nämnda vinkelgivare (16) med en konstant matningsspänning (VCC) och innefattar en felfunktionsavkännande anordning ansluten till nämnda vinkelgivare (16), nämnda vinkelgivare (16) innefattar en krets för upprättande av en konstant analog spänning för reducering av nämnda pulsamplitud (AV¿) normalt avgiven från nämnda vinkelgivare (16) till en lämplig kontrollamplitud (AVQ, varvid bottenspänningsnivàn hos varje puls ligger över noll, och toppspänningsnivàn hos varje puls ligger under nämnda matningsspänning (VCC).

2. Servostyrsystem enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda pulsamplitud (AVQ sträcker sig från noll till nämnda matningsspänning (VCC), och nämnda konstanta analoga spänning är anordnad att reducera nämnda pulsamplitud (AV¿) till nämnda kontrollamplitud (AV¿) vilken sträcker sig från en första spänningsnivå (V¿) belägen ovanför nollnivàn till en andra 99706-001030 521 749 spänningsnivå (VQ belägen under nämnda matningsspänning (vcc) .

3. Servostyrsystem enligt något av kraven 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda felfunktionsavkännande anordning innefattar ett organ för upprättande av en hög utlösningsspänningsnivå (Vw) belägen mellan matningsspänningen (VCC) och nämnda andra spänningsnivå (VQ, samt en låg utlösningsspänningsnivà (Vd) belägen mellan nämnda första spänningsnivå (V¿) och nollniván, varvid nämnda höga och låga utlösningsspänningsnivåer (Vw) och (Vu) definierar gränsvärdena för indikeringen av felfunktionen hos nämnda vinkelgivare (16).

4. Servostyrsystem enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda andra vinkelavkännande anordning (15) är anordnad att avge en kontrollsignal tillbaka till nämnda styrenhet (17) för åstadkommande av en korrelation mellan det inmatade pulsantalet och frekvensen som avges av nämnda vinkelgivare (16) och det aktuella pulsantalet och frekvensen som avges av den andra vinkelavgivande anordningen (15).