用于借助车辆控制器来测定经脉冲宽度调制的信号的占空比的方法以及车辆控制器与流程

本发明涉及根据权利要求1前序部分的借助车辆控制器测定经脉冲宽度调制的信号的占空比的方法。本发明还涉及根据权利要求18的车辆控制器。

背景技术：

车辆控制器用于控制或者监视车辆的、尤其是汽车的单个或者多个功能。在此，通常要么对外部信号或者测量值进行处理，与此相应地该信号或者测量值必须由控制器接收或者检测。该测量值接收或者信号探查以及还有信号处理本身大多也必须满足高的安全要求，以便最大可能地避免错误功能。根据车辆控制器的使用和功能，可以改变要求。

在此，制动控制器是通常情况下必须满足特别高的安全要求的车辆控制器。例如，在模块化制动系统平台的范围内使用不同的制动控制器，尤其是电子控制的制动系统或者特殊的防抱死系统。

在此，最重要的外部信号典型地是制动要求。它通常由车辆的驾驶员发出，其中通常评估制动踏板的操纵。为此，制动踏板通常具有两个独立的测量值发送器，即所谓的制动值发送器。在踏板的操纵期间，制动值发送器中的每一个都产生脉冲宽度调制(或者脉冲长度调制)的信号(PWM信号)。在此，占空比，即两个状态的持续时段之间的比依赖于制动踏板的操纵、尤其是位置。因此，占空比通常与制动踏板上的踩踏强度成比例，因此尤其与其行程成比例。

出于安全原因，不仅使用两个独立的制动值发送器，还以冗余的方式进行信号的占空比的检测或者测量。为此，首先借助第一(主)方法测定信号的占空比。这通常通过所谓的接收和比较单元或者采集/比较单元(CCU)进行，在很多微控制器中都集成有这样的单元。在此讨论的车辆控制器或者制动控制器也具有这样的具有至少一个接收和比较单元的微控制器。于是，接收和比较单元通过时间测量测定经脉冲宽度调制的信号的占空比。此外，在进一步的随后的测量中可以确认占空比的值是否改变或者这以怎样的速度进行。

为了实现对占空比的测定进行的监控，附加地借助低通滤波器对信号进行滤波并输送至模数转换器(A/D转换器)。事件同样对应于经脉冲宽度调制的信号的占空比并且因此可以用于通过CCU对测量值接收进行控制。除了微控制器以外还将低通滤波器和模数转换器构建在至少一个电路板上。

公知的用于占空比的冗余接收的方法的缺点在于，除了微控制器之外为此还需要外部构件，即至少一个低通滤波器和一个或多个A/D转换器。这占用电路板上的空间，导致附加成本并且必须进行构建。此外，由于模数转换或者低通滤波而发生不期望的延迟。

技术实现要素：

因此，本发明的任务在于提出一种通过车辆控制模块对经脉冲宽度调制的信号的占空比进行冗余测定的方法，车辆控制模块实现了占空比的测定，其中，节省了电路板空间或者为此不需要外部构件。

该任务通过具有权利要求1的措施的方法来解决。因此，通过车辆控制器周期性地采样或者查询信号以测定占空比。除了另外的测量方法之外，这尤其用于占空比的冗余测定。这意味着通过对信号进行有规律的测量来确定占空比。该周期性的查询可以通过车辆控制器的现有组件来实现，尤其是通过现有的微控制器直接实现。为此，经由微控制器的现有的输入端查询或者处理信号，或者借助微控制器的现有单元进行。在此，该方法优选不依赖于通过接收和比较单元(CCU)进行的测量值接收。因此，根据本发明，尤其不需要附加的组件，例如低通滤波器。因此，避免了由模数转换或者低通滤波导致的延迟。

优选地，该信号具有多个、尤其是两个可能的状态。这些状态尤其是相继地发生。优选地，其中每个状态在一个循环周期内仅发生一次。因此，可以确定循环周期的持续时段。

状态的在时间上的持续时段的比优选代表信号的占空比。因此，尤其由状态的持续时间之间的比得出占空比。

通过对时钟信号在各自的状态下的时钟周期的计数来测定信号的一个状态，优选每个状态的长度。优选地，由信号的多个状态的持续时段的比测定和/或计算出信号的占空比。

特别优选地，测量信号的至少一个完整的循环周期。信号的一个循环周期尤其由两个状态的一个全过程(Durchlauf)构成。于是，由两个状态的持续时段的比来测定和/或计算出占空比。

优选地，定期或者以恒定的频率查询或者采样信号。这意味着进行有规律的测量值接收或者信号查询。两次测量的时间间隔尤其被预先设定。由此，以可再现的方式确认经脉冲宽度调制的信号的状态在时间上的变化曲线。

还优选的是，产生和/或应用周期性的时钟信号，从而对信号进行周期性的查询或采样。由此，将该周期性的查询简单地与能以多种方式获得的周期性的时钟信号联结。

尤其是，在此可以在每个单个的时钟事件期间和/或也可以在各个设定数目的时钟事件或者说时钟间隔(Taktintervall)或者也可以是循环周期之后进行采样。

优选地，时钟信号具有恒定的时钟周期。这意味着时钟事件以恒定的频率并因此可良好再现地发生。

优选地，时钟间隔是恒定的或者是长度相同的。这意味着时钟事件以有规律的顺序发生。时钟周期，即两个时钟事件之间的间隔因此通常也是长度相同的。然而，替选地也可以例如使用两个叠加的时钟周期。当然，为此通常可以使用多于一个的时钟信号，以便可以进行区分。

时钟信号比信号优选具有更高的时钟速率或者调制频率。通过足够高的时钟速率确保可以足够频繁地采样信号。因此，信号可以优选足够高地进行解析。因此，最小化在测量状态持续时段期间的错误。这是尤其需要的，以便能够尽可能精确地测定信号的脉冲宽度的长度。

优选地，时钟速率或者采样速率在时钟信号的情况下比在信号的情况下大了至少大约一个数量级，优选两个数量级。在此，和通常一样，一个数量级相当于10倍。这实现了足够高的采样速率。

优选地，信号的状态的占空比依赖于至少一个传感器的操纵。因此，将传感器的操纵变换成这样的信号。

特别优选地，操纵的行程或者范围和/或速度对于状态的占空比具有决定性。优选地，占空比与操纵的强度成比例或者与传感器的或者所配属的测量值接收器的行程成比例。尤其使用制动器踏板作为制动控制器的传感器。

特别优选地，多种、特别是两种用于测定占空比的方法彼此独立地实施和/或基于不同的原理。这以独立的方式实现了占空比的冗余测定。通过使用不同的原理或者测量方法，可以排除方法内在的错误。

特别是，由信号的占空比测定信号的脉冲宽度调制的频率。由此尤其可以测定测量值发送器或者制动值发送器的失灵。测定尤其通过根据本发明的测量方法本身实现。为此，对脉冲宽度调制的一个完整的循环周期的时钟事件的数目进行计数并与各个时钟事件的持续时段相乘。该值的倒数即为频率。这提供了如下优点：频率确定可以不依赖于其它组件地进行，即完全冗余。与此不同，在现有技术中，通常通过主方法或者接收和比较单元(CCU)进行测定。因此，在该系统失灵的情况下也不再可能进行频率测定。在类似的测量方法中也不能进行占空比的测定，这是因为仅测量了一个固定的电压值，但不能进行用于频率确定的时间测量。

本发明的上述任务还通过具有权利要求18的特征的车辆控制器来解决。因此，提出一种车辆控制器，优选制动控制器，例如ABS(防抱死系统)和/或EBS控制器(电子制动系统)，其尤其合适地被构造成用于实施上述方法。该车辆控制器的特征在于，接收装置周期性地查询或者采样信号的状态以测定占空比。车辆控制器优选被构造成用于周期性的信号查询或者用于周期性的信号采样。由此，可以分别单独地确定信号的可能的状态的持续时段。该测量方法在根本上不同于常规的例如利用模数转换器或也可以是接收和比较单元(CCU)的模数转换器的测量值检测或者测定。因此，可以在车辆控制器中实施替选的方法。

优选地，设置一种用于产生和/或评估周期性的时钟信号的装置，以触发信号的周期性采样。因此，确保了有规律的查询。

尤其可以将车辆控制器的中止要求设置为时钟信号。这样的中止要求或者中断在实践中尤其在每个微控制器中实施。因此，通常也将其设置于车辆控制器中。它们例如用于查询外部单元和/或组件，用于在确定的单位时间内测定测量值等。在这种情况下将其用于信号的周期性采样。

优选地，信号具有多个、优选两个状态。因此，状态的持续时段之间的比提供了用于计算传感器的操纵的基础。尤其是可以在状态的持续时间之间求比，从而由此可以计算出占空比。该控制器尤其被构造成用于精确地执行该测定。

状态的持续时段的比或者状态的长度比尤其提供了用于计算传感器的操纵的基础，尤其是操纵的路径长度、行程、范围或者速度和/或加速度。例如，可以对踏板、尤其是制动踏板仅进行轻踩、略微再往下踩或者完全踩下。对此，信号的占空比尤其提供了相应的测量值。该占空比优选地与踏板的行程成比例。在踏板行程和占空比之间尤其存在线性关联。

还优选的是，设置有至少一个用于信号状态的时钟周期的各自的数目的计数器。因此，可以间接地测定信号的各自的状态的持续时间。于是，尤其可以由信号的多个状态的数值的比计算出占空比。

还优选的是，在车辆控制器中设置对信号的占空比的冗余查询和/或测定。因此，确保即使在单个组件失灵的情况下也无错误地查询。

对于占空比的冗余测定，优选设置多个独立的和/或以不同方式工作的装置或者方法来测定信号的占空比。不同的方法或者彼此独立地工作的装置或者单元实现了足够的防失灵安全性。在此，可以最好可能地排除方法内在的错误。

附图说明

下面参照附图进一步阐释本发明的优选实施例。其中：

图1示出根据现有技术用于对经脉冲宽度调制的信号的占空比进行冗余测定的车辆控制器；

图2示出根据本发明用于对占空比进行冗余测定的车辆控制器；并且

图3示出经脉冲宽度调制的信号与所属的时钟信号的图示。

具体实施方式

在此描述的实施例的车辆控制器是制动控制器10。该制动控制器10用于在此未示出的车辆(例如载货汽车或者公共汽车)中的制动过程的引入和控制。尤其是，该制动控制器10包含在此未示出的微控制器。该微控制器承担实际的测量、控制和监视任务。

在现有技术中，车辆具有至少一个信号12的源，即所谓的信号发送器或者信号值发送器。在这种情况下，将两个这种信号值发送器分别构造为制动值发送器14。在此，对相应设备的操纵，例如在这种情况下对制动踏板16的操纵，提供了关于驾驶员对在此未示出的车辆(制动控制器10在其中工作)的制动要求的信息。为了处理信号12，制动控制器10具有输入端。一旦识别到制动要求，必须立即引入制动过程。

为此，首先将关于制动踏板16的操纵的信息通过制动值发送器14转换成脉冲宽度调制的信号12。根据制动作用应有的强度，驾驶员通常改变制动踏板16的操纵范围或者行程。这意味着在制动器踏板16的小的偏转的情况下，应仅获得小的制动作用，而在制动器踏板16的强烈偏转的情况下，应获得大的制动作用。得到的信号12与此相应地代表与制动踏板16的操纵成比例的值。

这通过对信号12的脉冲宽度调制来实现。在这种情况下，通常设置有两个不同的状态18和20。状态18和20通常是两个不同的电平。两个状态18和20的持续时段可以改变，其中，两个状态18和20加在一起的总持续时段通常是恒定的。因此，第一状态18的持续时段与第二状态20的持续时段的比给出信号12的所谓的占空比。

于是，两个状态18和20的比总地提供了与踏板操纵成比例的值。实际上，为此在两个状态18和20的长度或者持续时间之间求比。信号12在状态18下越长，则信号12在状态20下越短，这是因为脉冲宽度调制的循环周期的总长度或者总持续时段通常是恒定的。因此，在两个状态18和20之间求比提供了具有在零至无穷之间的值的比，其中，通常固定设置最大值。

信号12通常通过电的和/或线路由制动踏板16传递至制动控制器10。通常在此借助所谓的接收和比较单元或者采集/比较单元(CCU)测定信号12的占空比。这种CCU在此虽然没有示出，但是经由线路22被供给以信号12。在接收和比较单元中，检测信号12的两个状态18和20中每一个的长度或者持续时段，并分别作为数值存储。通过将多个存储的值进行比较，还可以测定关于制动值发送器14的操纵速度的附加信息或者用于过程动态的其它信息。

通常在制动控制器10之外，即在制动踏板16的区域中通过制动值发送器14实现测量值的产生以及通过微控制器38实现经脉冲宽度调制的信号12的实际产生。于是，在制动控制器10的输入级24中处理信号12。

为了提高经脉冲宽度调制的信号12的占空比测定期间数据接收的可靠性，通常进行测量值的冗余接收。为此，通常设置有单独的单元26。这在现有技术中包括低通滤波器28和模数转换器30。通过低通滤波和模数转换产生代表经脉冲宽度调制的信号12的占空比的值。可以随时将该值与同样经由线路22被供给以信号12的接收和比较单元的当前测量值进行比较。

具有两个状态18和20的信号12在任何情况下都在制动控制器10内部被处理。因此，很容易探查到状态18和状态20两者的存在。在这种情况下，在再次切换回状态18之前，存在由状态18和状态20的组合而成的信号12的完整的循环周期。

然而，根据本发明不再需要单元26的附加组件，因此可以省略低通滤波器28和模/数转换器30。在这里使用替代性的、根据本发明的测量或者测定方法代替滤波和借助模数转换30的测量值接收。在此使用时钟信号32，例如如图3中所示。时钟信号32具有多个时钟事件34。它们以固定的时间上的间隔相继跟随，因此是(严格)周期性的。

用于确定占空比的新方法的核心在于，以有规律的方式，即周期性地查询信号12的当前状态。为此，将时钟信号32作为基础，以在每个时钟事件34期间查询信号12的当前状态。这同样在图3中示出。为此，针对每个状态18或20对时钟事件34的数目进行计数。如果信号12首先存在于状态18，则第一计数器被累加。这在状态18中的每个另外的时钟事件的情况下都进行重复。一旦在时钟事件34期间测定出状态20，则第二计数器被累加。这对于所有另外的时钟事件34都进行重复，直到再次切换到状态18。

在图3所示的实施例中，在状态18中计数了七个时钟事件，而在状态20中仅测定了三个时钟事件。在这种情况下，测定期间的不精确性存在于两个时钟事件34的间隔的区域中，即时钟信号32的调制频率之内。根据下式来计算占空比Tv：

Tv＝t(状态18)/(t(状态18)+t(状态20))。

因此，在这种情况下计算出Tv＝7/(7+3)＝0.7。因此，得出踏板路径和测量值之间的线形关系。因此，由于时钟事件34彼此相同长度的间隔，由针对状态18或者20计数的事件产生信号12的占空比。在一个这样的测试循环周期结束之后，在开始下一测量循环周期之前，将两个计数器相应地复位。

于是，可以将占空比Tv的测定的值直接与通过存储和比较单元测定的值进行比较。

单独产生的信号以及已经在制动控制器10或者另一微控制器中存在的信号均可以用作时钟信号32。中止要求或者中断尤其适合于该目的。这被制动控制器10中的微控制器用于查询目的或者用于将运行的程序中止，例如用于实现并行的任务。这样的时钟发送器、尤其是中断实际上存在于每个微控制器中。此外，在控制器16中已经存在用于检测两个状态18和20的单元。因此，可以用简单的方式通过两个计数器和计算单元来实施用于测定信号12的占空比Tv的方法。

通过提高采样频率，即通过更高频率的时钟信号，在必要时可以进一步提高占空比的测定精度。

最后，在该方法中不再需要附加的组件26，即低通滤波器28和模数转换器30。因此，如图2所示，将信号12通过线路12直接输送至接收和比较单元。

必要时，可以设置有施米特触发器(Schmitt-Trigger)36或者类似的结构元件，以便将状态18和20分别拉到限定的电平上或者对阻抗进行适配，尤其是为此设置有具有较小阻抗的驱动器。

此外，可以直接由信号12测定信号12的调制频率或者脉冲宽度调制的频率。脉冲宽度调制的频率是信号12的循环周期的重复频率，其中，信号13的一个循环周期正好由两个关联的状态18和20组成。

为了测定脉冲宽度调制的频率，对时钟事件34的数目进行计数，信号12的一个完整循环周期由两个状态18和20产生。由时钟信号32的频率也得知时钟事件34的持续时段。因此，将信号12的一个循环周期的计数的时钟事件34的数目与时钟事件34的持续时段相乘。这得出信号12的一个循环周期的周期持续时段。于是，该周期持续时段的倒数，即1除以该周期持续时段得出信号12的脉冲宽度调制的频率。也就是说，可以根据如下进行计算：

频率＝1/周期持续时段

＝1/(数目_时钟事件*持续时段_时钟事件)。

脉冲宽度调制频率的测定因此不依赖于其它外部组件进行。因此,可以例如以简单的方式确认其中一个制动值发送器14或者全部制动踏板16的失灵。