Elektronische Stabilitätsprogramme dieser Art sind fahrdy- namische Regelsysteme für Fahrzeuge, die dazu dienen, den Fahrer in kritischen Fahrsituationen während des Bremsens, Beschleunigens und Lenkens zu unterstützen und dort einzu- greifen, wo der Fahrer selbst keine direkte Eingriffsmög- lichkeit hat. Das Regelsystem unterstützt den Fahrer beim Bremsen, insbesondere auf einer Fahrbahn mit niedrigem oder wechselndem Reibwert, auf der das Fahrzeug wegen blockie- render Räder nicht mehr steuerbar sein oder ins Schleudern geraten könnte, ferner beim Beschleunigen, wobei die Gefahr des Durchdrehens der Antriebsräder besteht, sowie schließ- lich beim Lenken in einer Kurve, in der das Fahrzeug über- oder untersteuern könnte. Insgesamt wird damit nicht nur der Komfort, sondern auch die aktive Sicherheit wesentlich verbessert.

Einem solchen Regelsystem liegt ein geschlossener Regel- kreis zugrunde, der im Normalbetrieb des Fahrzeugs typische Regelaufgaben übernimmt und in extremen Fahrsituationen das Fahrzeug so schnell wie möglich abfangen soll. Als Istwert- geber sind dabei Sensoren zur Erfassung der verschiedenen fahrdynamischen Parameter von besonderer Bedeutung. Eine plausible Regelung setzt voraus, daß die Sensoren den Ist- zustand der Regelstrecke korrekt wiedergeben. Dies ist bei Fahrstabilitätsregelungen in extremen Fahrsituationen, in denen eine Regelabweichung schon innerhalb einer sehr kur- zen zeit ausgeregelt werden muß, besonders wichtig. Aus diesem Grunde müssen bei einem elektronischen Stabilitäts- programm die ESP-Sensoren (Gierratensensor, Querbeschleuni- gungssensor, Lenkwinkelsensor) besonders zuverlässig sein und ständig überwacht werden, um Fehler frühzeitig erkennen zu können, damit eine Fehlregelung, die das Fahrzeug in ei- nen sicherheitskritischen Zustand bringen könnte, ausge- schlossen wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Sen- soranordnung mit einer Überwachungseinrichtung und ein Ver- fahren zum Betrieb einer solchen Anordnung zu schaffen, mit der/dem auf kostengünstige Weise eine für ein elektroni- sches Stabilitätsprogramm (ESP) für Fahrzeuge erforderliche zuverlässigkeit erreicht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß Anspruch 1 dadurch, daß die Sensoranordnung mindestens zwei redundante Sensoren zur Er- fassung einer Prozeßführungs-oder Prozeßmeßgröße eines Prozesses aufweist und daß die Überwachungseinrichtung ei- nen ersten Subtrahierer zur Erzeugung einer ersten Diffe- renz zwischen den Sensor-Ausgangssignalen, einen ersten und einen zweiten Differenzierer zur zeitlichen Ableitung der Sensor-Ausgangssignale, einen zweiten Subtrahierer zur Er- zeugung einer zweiten Differenz zwischen den differenzier- ten Sensor-Ausgangssignalen, sowie eine Fehleranalyseein- richtung aufweist, mit der die erste und die zweite Diffe- renz jeweils mit einem vorbestimmbaren ersten bzw. zweiten Schwellwert verglichen und eine Fehlermeldung erzeugt wird, wenn mindestens eine der Differenzen den betreffenden Schwellwert übersteigt.

Mit dieser Anordnung werden Sensorfehler besonders zuver- lässig erkannt, wenn zum Betrieb der Anordnung die Schwell- werte gemäß den Ansprüchen 5 oder 6 festgelegt werden.

In besonders vorteilhafter Weise ist die Erfindung mit ei- nem ESP-System für Fahrzeuge kombinierbar, das durch eine Mikroprozessoreinheit gesteuert ist, wobei die Sensoranord- nung durch Sensorpaare in Form von jeweils zwei redundanten Gierratensensoren, zwei redundanten Querbeschleunigungssen- soren und/oder zwei redundanten Lenkwinkelsensoren gebil- det und die Überwachungseinrichtung durch ein Unterprogramm in der Mikroprozessoreinheit implementiert ist.

Die Erfindung ist insbesondere zur Kombination mit einer modellgestützten Überwachung der Sensoren eines elektroni- schen Stabilitätsprogramms (ESP) für Fahrzeuge geeignet, die in der parallelen Anmeldung (DE 199 29 155.1) beschrie- ben wird und hiermit durch Bezugname zum Bestandteil dieser Offenbarung gemacht werden soll. Bei jenem System wird je- weils einer der Sensoren dadurch überwacht, daß sein Aus- gangssignal mit analytischen Referenzwerten (Redundanzen) verglichen wird, die mit Hilfe eines Mehrfachprozeßmodells aus aktuell nicht zu überwachenden Prozeßführungs-oder Prozeßmeßgrößen ermittelt werden. Die Genauigkeit der be- rechneten Referenzwerte ist jedoch von der Fahrsituation abhängig, so daß es nicht auszuschließen ist, daß bestimmte Fehler in bestimmten Fahrsituationen nicht oder zu spät er- kannt werden. Für diese Fälle bietet die Erfindung Abhilfe.

Ein besonderer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, daß die Überwachungszeit sehr kurz und der Aufwand sehr gering gehalten werden kann.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen. Es zeigt : Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Sensor- überwachung ; Fig. 2 eine Detaildarstellung aus Figur 1 und Fig. 3 einen typischen Verlauf eines Sensorfehlers entspre- chend seiner Spezifikation.

Die Erfindung wird bevorzugt zur Überwachung von Sensoren verwendet, die in einem elektronischen Fahrstabilitätspro- gramm (ESP) für Fahrzeuge Anwendung finden. Ein solches ESP-System umfaßt im allgemeinen einen Gierratensensor, ei- nen Lenkwinkelsensor, sowie einen Querbeschleunigungssen- sor. Die Erfindung ist darüberhinaus auch zur Überwachung von Raddrehzahlsensoren für Antiblockier-und Antischlupf- regelsysteme sowie allgemein zur Überwachung von Sensoren geeignet, die in Abhängigkeit von einer zu erfassenden Pro- zeßmeß-oder Prozeßführungsgröße ein Ausgangssignal erzeu- gen. Die Überwachung kann zyklisch mit vorbestimmten Zeit- abständen und bei Inbetriebnahme des Systems erfolgen.

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Sensorüberwachung. Beispielhaft wird hier die Überwachung eines Gierratensensors erläutert. Das Prinzip ist jedoch in gleicher Weise auch auf andere Sensoren anwendbar.

Gemäß Figur 1 sind zur Überwachung einer Gierrate zwei gleiche Sensoren, nämlich ein erster und ein zweiter Gier- ratensensor 1,2 vorgesehen, deren Ausgangssignale über ei- nen ersten bzw. einen zweiten PT1-Tiefpaß TP1, TP2 geführt und dann mit einem ersten Subtrahierer 3 voneinander sub- trahiert werden. Die über den ersten und zweiten Tiefpaß TP1, TP2 gefilterten Ausgangssignale der Gierratensensoren 1,2 werden weiterhin über einen ersten bzw. zweiten Diffe- renzierer 5,6 zur Erzeugung einer zeitlichen Ableitung ge- führt und anschließend mit einem zweiten Subtrahierer 7 voneinander subtrahiert. Das Ausgangssignal des ersten Sub- trahierers 3 (erste Differenz Fl) stellt ein Gierraten- Fehlersignal, das Ausgangssignal des zweiten Subtrahierers 7 (zweite Differenz F2) ein Gierbeschleunigungs- Fehlersignal dar. Diese beiden Differenzen liegen an einer Einrichtung 4 zur Fehleranalyse an, die nach entsprechender Auswertung der Signale ggf. eine Fehlermeldung FM erzeugt.

Die Funktion der Einrichtung 4 zur Fehleranalyse ist in Fi- gur 2 als Ablaufdiagramm dargestellt. Mit einem ersten Schritt 41 werden die beiden Differenzen F1, F2 jeweils mit einem ersten bzw. zweiten Schwellwert S1, S2 verglichen werden. Wenn mindestens eine der Differenzen den zugeordne- ten Schwellwert übersteigt, wird mit einem zweiten Schritt 42 der Stand eines Zählers um einen bestimmten Wert, vor- zugsweise den Wert"1"erhöht. Wenn die beiden Differenzen F1, F2 gleich oder kleiner sind, als der betreffende jewei- lige Schwellwert und der Zählerstand einen positiven Wert aufweist, so wird mit einem dritten Schritt 43 der Zähler- stand um den gleichen Wert vermindert. Mit einem vierten Schritt 44 wird dann der Zählerstand mit einem dritten Schwellwert S3 verglichen. Wenn der Zählerstand diesen Schwellwert übersteigt, wird mit einem fünften Schritt 45 die Fehlermeldung FM erzeugt und der Zähler wieder auf 0 gesetzt.

Die Festlegung des ersten und zweiten Schwellwertes S1, S2 erfolgt unter Berücksichtigung der Tatsache, daß Sensoren aufgrund ihrer Art und Herstellung nur eine begrenzte Ge- nauigkeit erreichen können. Die sich daraus ergebenden Sen- sorfehler sind nach ihrer Spezifikation für einen Gierra- tensensor in Figur 3 dargestellt. Auf der horizontalen Ach- se ist dabei die physikalische Gierrate, auf der vertikalen Achse der Gesamtsensorfehler nach der Spezifikation aufge- tragen. Parallel zur horizontalen Achse sind mit gestri- chelten Linien die Nullpunktfehler eingetragen, während mit durchgezogenen Linien die Empfindlichkeitsfehler in Prozent dargestellt sind. Um diese Sensorfehler zu tolerieren, wird der erste Schwellwert S1 für die Gierrate wie folgt festge- legt : S1 = 2 * (Nullpunktfehler + I Gierratenmaximum * Emp- findlichkeitsfehler 1) Bei Annahme des in Figur 3 gezeigten Nullpunktfehlers und eines Empfindlichkeitsfehler von etwa 6 % ergibt sich bei einem Gierratenmaximum von 90° pro Sekunde der erste Schwellwert S1 für die Gierrate zu etwa 15°/sek.

Der zweite Schwellwert S2 für die Gierbeschleunigung wird durch Fahrversuche ermittelt und kann vorzugsweise zum Bei- spiel 60°/sek2 betragen.

Bei dieser ersten Ausführungsform sind die beiden Schwell- werte S1, S2 konstant und unabhängig von der Fahrsituation.

Die Schwellwerte müssen deshalb so groß gewählt werden, daß falsche Fehlermeldungen und Deaktivierungen des ESP-Systems aufgrund der Nullpunktfehler und der Empfindlichkeitsfehler im gesamten praktischen Betriebsbereich vermieden werden.

Andererseits können aus diesem Grund kleine Fehler auch während einer Geradeausfahrt möglicherweise nicht entdeckt werden.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird des- halb ein stationäres Fahrverhalten wie folgt definiert : Wenn --die Differenz zwischen einem aus dem Lenkwinkel berech- neten ersten Referenzsignal (Ref_Lenkwinkel) und einem aus der Querbeschleunigung berechneten zweiten Referenzsignal (Ref_Querbeschleunigung) kleiner oder gleich 10°/sek ist, --eine Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit gleich oder größer als 10,8 km/h ist, --die Querbeschleunigung gleich oder kleiner als 0,4 g ist und --die Lenkwinkelgeschwindigkeit gleich oder kleiner als 100°/sek ist, so wird das Fahrverhalten als stationär bezeichnet. Dieser Zustand kann mit den ESP-Sensoren, mit Raddrehzahlsensoren usw. erfaßt werden. Wenn sich das Fahrzeug in einem solchen stationären Zustand befindet, werden die Schwellwerte wie folgt eingestellt : S1-2 * ( Nullpunktfehler) + max (Referenzsignalfehler) + (Ref_Lenkwinkel + Ref_Querbeschleunigung)/16 S2 = 40% des Wertes von S2 bei der ersten Ausführungsform.

Der erste Schwellwert S1 für die Gierrate kann minimal bei etwa 7°/sek, der zweite Schwellwert S2 für die Gierbe- schleunigung kann bei etwa 25 °/sek liegen.

Dies bedeutet, daß im stationären Fahrzustand (im wesentli- chen Geradeausfahrt) die Schwellwerte minimal sind und zum Beispiel während einer stationären Kreisfahrt zumindest der erste Schwellwert S1 für die Gierrate entsprechend den Gierraten-Referenzsignalen erhöht wird, um die Empfindlich- keitsfehler des Sensors zu tolerieren.

Die Berechnung des ersten und zweiten Referenzsignals (Ref_Lenkwinkel, Ref_Querbeschleunigung) erfolgt durch Mo- dellbildung für die Gierrate aus dem Lenkwinkel bzw. der Querbeschleunigung zum Beispiel nach folgenden Modellen, die in der eingangs genannten parallelen Anmeldung be- schrieben sind : Es bedeuten : <BR> <BR> <BR> v"/Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit ;<BR> <BR> <BR> <BR> I/; Gierrate; Gierrate ; c/Querbeschleunigung ; ß L Lenkradwinkel ; i l Lenkübersetzung ; Radstand ; vch charakteristische Fahrgeschwindigkeit.

Die praktische Realisierung erfolgt vorzugsweise mit dem zur ESP-Regelung verwendeten Mikroprozessorsystem, wobei die Verarbeitung der Sensorsignale durch ein entsprechendes (Unter-) Programm gesteuert wird. Praktische Versuche haben dabei gezeigt, daß bei stabiler Geradeausfahrt auch kleine Sensorfehler erkannt werden.