DE102006030563A1

DE102006030563A1 - Sensoreinheit und zugehöriges Schutzsystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102006030563A1
Application number: DE102006030563A
Authority: DE
Inventors: Heiko Freienstein; Matthias Wellhoefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2008-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit (10) für ein Fahrzeug, welche mindestens eine physikalische Größe entlang einer Achse erfasst und ein zugehöriges Schutzsystem. Erfindungsgemäß sind zwei unabhängige Sensorelemente (12, 14) vorhanden, die jeweils die mindestens eine physikalische Größe in entgegengesetzte Richtung (n, -n) entlang der Achse erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten physikalischen Größe Signale mit unterschiedlichen Vorzeichen ausgeben, die getrennt voneinander auswertbar sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein zugehöriges Schutzsystem für ein Fahrzeug.
In modernen Fahrzeugen wird eine Vielzahl von verschiedenen und verschiedenartigen Sensoren verbaut, wie beispielsweise Beschleunigungssensoren mit verschiedenen Auflösungen und Wertebereichen, Drehratensensoren, Körperschallsensoren und Drucksensoren zur Crashsensierung, von denen sehr viele für aktive und passive Sicherheitsfunktionalitäten herangezogen werden. Die Anforderungen an die Sensoren zur Front- und Heckcrashsensierung unterscheiden sich deutlich von denen zur Seitencrashsensierung. Während zur Frontcrasherkennung meistens mehr Zeit zur Verfügung steht und eher die Frage der Robustheit gegen viele Arten von Misuses im Vordergrund steht, ist bei der Seitencrasherkennung neben der Robustheit gegen Misuse wichtig, sehr schnelle Auslösezeiten zu bekommen, da das Fahrzeug für einen Seitencrash eine sehr weiche und kurze Knautschzone bereitstellt. Das bedeutet, dass bei einem Seitencrash die entsprechenden Schutzelemente, wie z.B. Airbags, bereits nach wenigen Millisekunden (~5ms) gezündet sein sollten, da sie sonst nicht mehr die volle Schutzwirkung entfalten können. Um diese schnelle Auslösung zu realisieren, sind die Sensoren zur Seitencrashsensierung in der Regel in der Fahrzeugperipherie angeordnet. Zudem ist für eine schnelle Auslösung eine schnelle Plausibilität erforderlich. Für die Frontcrashsensierung wird in der Regel ein zentraler Sensor verwendet.
Im Dokument WO 96/04561 wird ein Beschleunigungssensor beschrieben, der auf Beschleunigungen in beliebiger Richtung regiert, um ein entsprechendes Ausgabesignal zu erzeugen und auszugeben.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Sensoreinheit für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass zwei unabhängige Sensorelemente zur Aufprallerkennung mindestens eine physikalische Größe, z.B. eine Beschleunigung, in entgegengesetzten Richtungen entlang einer Achse erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten physikalischen Größe Signale mit unterschiedlichen Vorzeichen ausgeben, die getrennt von einander auswertbar sind. Die beiden Sensorelemente können auf einem gemeinsamen Chip oder auf zwei getrennten Chips angeordnet sein. Die Sensoreinheit kann beispielsweise in einem Steuergerät angeordnet oder als periphere Sensoreinheit ausgeführt sein. Die von den beiden unabhängigen Sensorelementen erfassten Signale mit entgegen gesetzten Vorzeichen können in dieser Form als getrennte Datenworte oder als ein gemeinsames Datenwort an das Steuergerät übertragen werden. Da das Vorzeichen unterschiedlich und überprüfbar ist, lassen sich Sensor- und/oder Elektronikfehler einfach aufspüren, wie z.B. Bitkipper oder ein Fehler in einer gemeinsamen Komponente, wie z.B. einem Analog-Digital-Wandler, einer Übertragungsschnittstelle usw. Im Fehlerfall können separate Fehlermeldungen generiert werden, so dass im Falle eines Ausfalls eines Sensorelements das andere Sensorelement noch funktionsfähig ist, so dass dieses in vorteilhafter Weise als Rückfalllösung verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Schutzsystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Verwendung von mindestens einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit in vorteilhafter Weise die Robustheit erhöht und die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugschutzsystems verbessert wird. Zudem wird durch die Verwendung von mehreren erfindungsgemäßen Sensoreinheiten an verschiedenen Einbauorten im Fahrzeug eine Kostensenkung ermöglicht, da nur ein Sensortyp in den Fahrzeugschutzsystemen verwendet wird.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Sensoreinheit und des im unabhängigen Patentanspruch 8 angegebenen Schutzsystems möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Signale eines der Sensorelemente zur Aufprallerkennung und die Signale des anderen der beiden Sensorelenente zur Plausibilisierung auswertbar sind. Da das Plausibilisierungssensorelement den gleichen Signalverlauf nur mit umgekehrtem Vorzeichen sieht, lässt sich eine sehr robuste, zuverlässige und fehlerresistente Sicherheitsfunktion bzw. Plausibilisierung realisieren. So kann beispielsweise das Integral von beiden Sensorensignalen gebildet und der Verlauf der Signale miteinander verglichen werden. Dies ermöglicht eine wesentlich bessere Plausibilisierung als ein einfacher Vergleich von Schwellwerten. Die Plausibilität ist beispielsweise gegeben, wenn das Integral des Sensorelements zur Plausibilisierung nach Umkehrung des Vorzeichens zu jedem beliebigen Zeitpunkt im Bereich eines Toleranzintervalls von z.B. +/– 10% des Integralwerts des Sensorelements zur Aufpralldetektierung ist. Darauf aufbauend können in vorteilhafter Weise zusätzlich weitere Signaleigenschaften in den beiden Signalen bestimmt, analysiert und überprüft werden.
In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit können Parameter, wie Wertebereich und/oder Auflösung, der beiden Sensorelemente umschaltbar und/oder konfigurierbar ausgeführt werden. So kann das zur Plausibilisierung verwendete Sensorelement beispielsweise so konfiguriert werden, dass es einen kleineren Wertebereich und eine größere Auflösung als das andere Sensorelement aufweist. Zudem kann durch eine entsprechende Konfiguration bzw. Programmierung der beiden Sensorelemente die erfindungsgemäße Sensoreinheit als peripherer Seitensensor, Frontsensor und/oder Fußgängerschutzsensor verwendet werden, d.h. die beiden Sensorelemente sind in Abhängigkeit vom Einsatzzweck der zugehörigen Sensoreinheit beliebig konfigurierbar.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit sind die Signale der beiden Sensorelemente von einer Auswerte- und Steuereinheit auswertbar. Die Auswerte- und Steuereinheit gibt beispielsweise über eine entsprechende Schnittstelle ein plausibles Auslösesignal und/oder ein Aufprallsignal mit einer Plausibilitätsinformation für zugehörige Insassen- oder Fußgängerschutzsysteme aus. Die Auswerte- und Steuereinheit kann beispielsweise in der Sensoreinheit oder außerhalb der Sensoreinheit in einem Steuergerät angeordnet sein.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schutzsystems ist eine erste Sensoreinheit zentral im Fahrzeug angeordnet, welche die mindestens eine physikalische Größe in Fahrzeuglängsrichtung erfasst. Mindestens eine zweite und dritte Sensoreinheit sind im Sei tenbereich des Fahrzeugs angeordnet und erfassen die mindestens eine physikalische Größe in Fahrzeugquerrichtung. Die unterschiedlich konfigurierten erfindungsgemäßen Sensoreinheiten sind optimal auf die Anforderungen zur Front-, Seiten- und Heckcrasherkennung ausgelegt. Da für das erfindungsgemäße Schutzsystem, z.B. Insassenschutzsystem, die erfindungsgemäßen konfigurierbaren Sensoreinheiten verwendet werden, können Kosten gespart werden, da die Vielfalt von Sensoreinheiten reduziert wird und die Stückzahlen der erfindungsgemäßen Sensoreinheiten erheblich steigt. Zusätzlich oder alternativ kann eine weitere erfindungsgemäße Sensoreinheit im Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet werden, welche die mindestens eine physikalische Größe in Fahrzeuglängsrichtung erfasst. Diese weitere Sensoreinheit ist in vorteilhafter Weise für die Anforderungen eines Fußgängerschutzsystems konfiguriert. Da die weitere Sensoreinheit zwei unabhängige Sensorelemente umfasst, welche die Aufprallerkennung und Plausibilisierung durchführen können, ist für ein Fußgängerschutzsystem keine weitere Sensoreinheit erforderlich, so dass hier Kosten bei der Komponente, beim Verkabelungsaufwand usw. eingespart werden können.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schutzsystems sind die einzelnen Sensoreinheiten über eine erste Kommunikationsverbindung mit dem Steuergerät und/oder über eine zweite Kommunikationsverbindung mit einer anderen Sensoreinheit verbunden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit für ein Fahrzeug.
2A bis 2D zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Insassenschutzsystems mit drei Sensoreinheiten gemäß 1.
3A bis 3H zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Insassenschutzsystems mit fünf Sensoreinheiten gemäß 1.
4A zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Fußgängerschutzsystems mit einer Sensoreinheit gemäß 1.
4B zeigt ein Ausführungsbeispiel eines kombinierten Insassen- und Fußgängerschutzsystems mit vier Sensoreinheiten gemäß 1.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit 10 für ein Fahrzeug zwei unabhängige Sensorelemente 12, 14, eine Auswerte- und Steuereinheit 16 und eine Schnittstelle 18. Die Sensorelemente 12, 14 erfassen zur Aufprallerkennung jeweils mindestens eine physikalische Größe entlang einer gemeinsamen Achse in entgegengesetzten Richtungen n, –n, wobei ein erstes Sensorelement 12 die physikalische Größe beispielsweise in eine positive Richtung n erfasst und ein zweites Sensorelement 14 die physikalische Größe in eine negative Richtung –n erfasst. In Abhängigkeit von der erfassten physikalischen Größe geben die beiden Sensorelemente 12, 14 Signale mit unterschiedlichen Vorzeichen aus, die getrennt von einander von der Auswerte- und Steuereinheit auswertbar sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wertet die Auswerte- und Steuereinheit 16 die Signale des ersten Sensorelements 12 als Hauptsensor zur Aufprallerkennung und die Signale des zweiten Sensorelements 14 zur Plausibilisierung aus. Wichtig dabei ist, dass die beiden unabhängigen Sensorelemente 12, 14 mit entgegen gesetztem Vorzeichen sensieren und dass diese beiden Signale in dieser Form beispielsweise in getrennten Datenworten oder in einem gemeinsamen Datenwort an die Auswerte- und Steuereinheit 16 übertragen werden. Somit kann die Vorzeicheninformation in der Auswerte- und Steuereinheit 16 benutzt werden und damit eine Sensorüberprüfung durchgeführt werden. Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Sensoreinheit 10 besteht darin, das zweite Sensorelement 14 das Signal des ersten Sensorelements 12 direkt plausibilisieren kann, und zwar nicht nur über einen einfachen Schwellwert, sondern unter Einbeziehung des gesamten Signalverlaufs und unter Berücksichtigung des Vorzeichens. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgen diese Berechnungen und Vergleiche in der Sensoreinheit 10, so dass die Auswerte- und Steuereinheit 16 in der Sensoreinheit 10 die Plausibilitätsprüfung des Signals vornimmt. Nach der Auswertung bzw. Plausibilitätsprüfung gibt die Auswerte- und Steuereinheit 16 über die Schnittstelle 18 ein plausibles Auslösesignal und/oder eine Aufprallsignal mit einer Plausibilitätsinformation an das zugehörige Steuergerät im Insassen- oder Fußgängerschutzsysteme aus. Beide Sensorelemente 12, 14 können unabhängig voneinander diagnostiziert werden und führen einen separaten Selbsttest durch. Im Fehlerfall werden separate Fehlermeldungen generiert, so dass im Falle eines Ausfalls eines der Sensorelemente 12, 14, das andere Sensorelement 14, 12 noch funktionsfähig ist. Dies hat den Vorteil, dass das zweite Sensorelement 14 bei einem Fehlerfall des ersten Sensorelements 12 mit umgekehrtem Vorzeichen als Rückfalllösung verwendet werden kann.
Parameter der beiden Sensorelemente 12, 14, wie Wertebereich und/oder Auflösung, sind umschaltbar und/oder konfigurierbar ausgeführt. Dadurch können die beiden Sensorelemente 12, 14 in Abhängigkeit vom Einsatzzweck konfiguriert und optimal an die entsprechende Verwendung angepasst werden. Zudem ist das zur Plausibilisierung verwendete zweite Sensorelement 14 so konfiguriert, dass es einen kleineren Wertebereich und eine größere Auflösung als das erste Sensorelement 12 aufweist.
Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform der Sensoreinheit ist die Auswerte- und Steuereinheit nicht in der Sensoreinheit sondern in einem Steuergerät des Insassen- oder Fußgängerschutzsystems angeordnet. Das bedeutet, dass die Signale und Informationen der beiden Sensorelemente in getrennten Datenworten oder in einem gemeinsamen Datenwort an die im Steuergerät angeordnete Auswerte- und Steuereinheit übertragen werden. Die getrennte Auswertung der Signale der beiden Sensorelemente unter Berücksichtigung der Vorzeicheninformation erfolgt dann nicht in der Sensoreinheit, sondern im zugehörigen Steuergerät des Insassen- oder Fußgängerschutzsystems.
Die folgenden 2A bis 4B zweigen verschiedene Schutzsysteme für ein Fahrzeug 1, welche mindestens eine erfindungsgemäße in 1 dargestellte Sensoreinheit 10 umfassen. Die in den 2A bis 4B dargestellten Sensoreinheiten 20, 20', 30, 30' und 80 entsprechen in Aufbau und Funktionsweise der in 1 dargestellten Sensoreinheit 10 und weisen analog zur Sensoreinheit 10 jeweils zwei Sensorelemente 22, 24 bzw. 32, 34 bzw. 82, 84 und eine nicht dargestellte Auswerte- und Steuereinheit auf. Alternativ kann die Auswerte- und Steuereinheit auch in einem Steuergerät außerhalb der Sensoreinheiten angeordnet sein. Die Sensoreinheiten 10, 20, 20', 30, 30', 80 sind jeweils in Abhängigkeit vom Einbauort und von der entsprechenden Verwendung optimal an die verschiedenen Anforderungen angepasst bzw. konfiguriert. Die einzelnen Sensoreinhei ten 10, 20, 20', 30, 30' und 80 sind Ober erste Kommunikationsverbindungen mit einem Steuergerät 60, 70 und/oder über zweite Kommunikationsverbindung 52 mit einer anderen Sensoreinheit verbunden. Die ersten und zweiten Kommunikationsverbindungen 50, 52 ermöglichen eine unidirektionale und/oder eine bidirektionale Signal- und/oder Datenkommunikation zwischen den Sensoreinheiten 10, 20, 20', 30, 30', 80 und den Steuergeräten 60, 70.
2A bis 2D zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Insassenschutzsystems mit drei Sensoreinheiten 10, 20, 30 gemäß 1. Wie aus 2A bis 2D ersichtlich ist, umfasst das jeweils dargestellte Insassenschutzsystem eine zentral im Fahrzeug 1 angeordnete erste Sensoreinheit 10 mit den beiden Sensorelementen 12, 14, welche als physikalische Größe eine Beschleunigung entlang der Fahrzeuglängsachse x erfassen. Die Sensoreinheit 10 ist so im Fahrzeug 1 angeordnet, dass das erste Sensorelement 12 die Beschleunigung in positiver x-Richtung und das zweite Sensorelement 14 die Beschleunigung in negativer x-Richtung erfasst. Wie weiter aus 2A bis 2D ersichtlich ist, sind eine zweite bzw. dritte Sensoreinheit 20, 30 im rechten bzw. linken Seitenbereich des Fahrzeugs 1 vorzugsweise in den B-Säulen angeordnet. Die zweite Sensoreinheit 20 mit den beiden Sensorelementen 22, 24, welche als physikalische Größe eine Beschleunigung entlang der Fahrzeugquerachse y erfassen, ist auf der in Fahrrichtung rechten Fahrzeugseite so angeordnet, dass das erste Sensorelement 22 die Beschleunigung in negativer y-Richtung und das zweite Sensorelement 24 die Beschleunigung in positiver y-Richtung erfasst. Die dritte Sensoreinheit 30 mit den beiden Sensorelementen 32, 34, welche als physikalische Größe eine Beschleunigung entlang der Fahrzeugquerachse y erfassen, ist auf der in Fahrtrichtung linken Fahrzeugseite so angeordnet, dass das erste Sensorelement 32 die Beschleunigung in positiver y-Richtung und das zweite Sensorelement 34 die Beschleunigung in negativer y-Richtung erfasst.
Bei den in 2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispielen ist die erste Sensoreinheit 10 jeweils in einem zentralen Steuergerät 60 des Insassenschutzsystems angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2A sind die beiden peripheren Sensoreinheiten 20 und 30 jeweils über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2B ist die zweite Sensoreinheit 20 über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der dritten Sensoreinheit 30 verbunden, welche über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden ist. Das bedeutet, dass im Ausführungsbeispiel gemäß 2A die beiden peripheren Sensoreinheiten 20, 30 jeweils über eine eigene Schnittstelle mit dem Steuergerät 60 verbunden sind, und dass im Ausführungsbeispiel gemäß 2B die beiden peripheren Sensoreinheiten 20, 30 nur über eine Schnittstelle mit dem Steuergerät 60 verbunden sind.
Bei den in 2C und 2D dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein frei verbaubares Steuergerät 70 ohne interne Sensoreinheit im Fahrzeug 1 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2C sind die drei peripheren Sensoreinheiten 10, 20 und 30 jeweils über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2D ist dritte Sensoreinheit 30 über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der ersten Sensoreinheit 10 verbunden, welche ebenfalls über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der zweiten Sensoreinheit 20 verbunden ist, welche über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 70 verbunden ist. Das bedeutet, dass im Ausführungsbeispiel gemäß 2C die peripheren Sensoreinheiten 10, 20, 30 jeweils über eine eigene Schnittstelle mit dem Steuergerät 70 verbunden sind, und dass im Ausführungsbeispiel gemäß 2D die peripheren Sensoreinheiten 10, 20, 30 nur über eine Schnittstelle mit dem Steuergerät 70 verbunden sind.
3A bis 3H zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Insassenschutzsystems mit fünf Sensoreinheiten 10, 20, 20', 30, 30' gemäß 1.
3A bis 3H zeigen die vorteilhafte Erweiterung des Schutzsystems gemäß 2A bis 2D um eine zweite in Fahrzeuglängsrichtung verschobene Erfassungsachse, um insbesondere bei langen Fahrzeugen den Schutz der hinteren Insassen zu erhöhen und um auch hintere Pfahlcrashs sicher erkennen zu können. Wie aus 3A bis 3H ersichtlich ist, sind zusätzlich zu den beiden seitlich im Fahrzeug angeordneten Sensoreinheiten 20, 30, welche Beschleunigungen in Fahrzeugquerrichtung y entlang einer ersten Erfassungsachse erfassen und beispielsweise in der B-Säule angeordnet sind, zwei weitere Sensoreinheiten 20' und 30' seitlich im Fahrzeug angeordneten, welche Beschleunigungen in Fahrzeugquerrichtung y entlang einer zweiten Erfassungsachse erfassen und beispielsweise in den C-Säulen angeordnet sind. Wie weiter aus 3A bis 3H ersichtlich ist, umfasst das jeweils dargestellte Insassenschutzsystem analog zu den bereits unter Bezugnahme auf 2A bis 2D beschriebenen Ausführungsbeispiele die zentral im Fahrzeug 1 angeordnete erste Sensoreinheit 10, welche als physikalische Größe die Beschleu nigung entlang der Fahrzeuglängsachse x erfasst, und die zweite bzw. dritte Sensoreinheit 20, 30, welche im rechten bzw. linken Seitenbereich des Fahrzeugs 1 vorzugsweise in den B-Säulen angeordnet sind. Die zweite und dritte Sensoreinheit 20, 30 erfassen als physikalische Größe die Beschleunigung entlang der Fahrzeugquerachse y. Zusätzlich umfasst das dargestellte Insassenschutzsystem jeweils eine vierte bzw. fünfte Sensoreinheit 20', 30' im rechten bzw. linken Seitenbereich des Fahrzeugs 1, welche vorzugsweise in den C-Säulen angeordnet sind. Die vierte Sensoreinheit 20' ist analog zur zweiten Sensoreinheit aufgebaut, umfasst zwei Sensorelemente, welche als physikalische Größe die Beschleunigung entlang der Fahrzeugquerachse y erfassen, und ist auf der in Fahrrichtung rechten Fahrzeugseite so angeordnet, dass eine erste Sensoreinheit die Beschleunigung in negativer y-Richtung und eine zweite Sensoreinheit die Beschleunigung in positiver y-Richtung erfasst. Die fünfte Sensoreinheit 30' ist analog zur dritten Sensoreinheit 30 aufgebaut, umfasst zwei Sensorelementen, welche als physikalische Größe die Beschleunigung entlang der Fahrzeugquerachse y erfassen, und ist auf der in Fahrtrichtung linken Fahrzeugseite so angeordnet, dass ein erstes Sensorelement die Beschleunigung in positiver y-Richtung und ein zweites Sensorelement die Beschleunigung in negativer y-Richtung erfasst.
Bei den in 3A, 3B, 3E und 3F dargestellten Ausführungsbeispielen ist die erste Sensoreinheit 10 jeweils in einem zentralen Steuergerät 60 des Insassenschutzsystems angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3A sind die vier peripheren Sensoreinheiten 20, 20', 30 und 30' jeweils über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden. Das bedeutet, dass im Ausführungsbeispiel gemäß 3A die vier peripheren Sensoreinheiten 20, 20', 30 und 30' jeweils über eine eigene Schnittstelle mit dem Steuergerät 60 verbunden sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3B ist die zweite Sensoreinheit 20 über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der vierten Sensoreinheit 20' verbunden, welche über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der fünften Sensoreinheit 30' verbunden ist, welche über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der dritten Sensoreinheit 30 verbunden ist, welche über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden ist. Zusätzlich kann die zweite Sensoreinheit 20 über die gestrichelt dargestellte erste Kommunikationsverbindung 50 ebenfalls direkt mit dem Steuergerät verbunden sein, so dass eine Ringtopologie aufgebaut werden kann. Das bedeutet, dass im Ausführungsbeispiel gemäß 3B die vier peripheren Sensoreinhei ten 20, 20', 30 und 30' hintereinander über nur eine Schnittstelle mit dem Steuergerät 60 verbunden sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3E ist die zweite Sensoreinheit 20 über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der dritten Sensoreinheit 30 verbunden, welche über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden ist. Die vierte Sensoreinheit 20' ist über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der fünften Sensoreinheit 30 verbunden, welche über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden ist. Das bedeutet, dass im Ausführungsbeispiel gemäß 3E die Sensoreinheiten 20, 30 in den B-Säulen und die Sensoreinheiten 20', 30' in den C-Säulen jeweils über eine Schnittstelle mit dem Steuergerät 60 verbunden sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3F ist die vierte Sensoreinheit 20' über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der zweiten Sensoreinheit 20 verbunden, welche über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden ist. Die fünfte Sensoreinheit 30' ist über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der dritten Sensoreinheit 30 verbunden, welche über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden ist. Das bedeutet, dass im Ausführungsbeispiel gemäß 3F die Sensoreinheiten 20, 20' der rechten Fahrzeugseite und die Sensoreinheiten 30, 30' der linken Fahrzeugseite jeweils über eine Schnittstelle mit dem Steuergerät 60 verbunden sind.
Bei den in 3C, 3D, 3G und 3H dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein frei verbaubares Steuergerät 70 ohne interne Sensoreinheit im Fahrzeug 1 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3C ist die zentral angeordnete erste Sensoreinheit 10 über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 70 verbunden. Die vierte Sensoreinheit 20' ist über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der zweiten Sensoreinheit 20 verbunden, welche über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden ist. Die fünfte Sensoreinheit 30' ist über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der dritten Sensoreinheit 30 verbunden, welche über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden ist. Das bedeutet, dass im Ausführungsbeispiel gemäß 3C die Sensoreinheiten 20, 20' der rechten Fahrzeugseite und die Sensoreinheiten 30, 30' der linken Fahrzeugseite jeweils über eine Schnittstelle mit dem Steuergerät 60 verbunden sind. Zudem kann die weitere zweite Sensoreinheit 20' über eine gestrichelt dargestellte zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der fünften Sensoreinheit 30' verbunden sein, so dass die beide Seitenerfassungsäste zu einer Ringtopologie verbunden werden können.
Die Topologie des Ausführungsbeispiels gemäß 3D ähnelt der Topologie des Ausführungsbeispiels gemäß 3C mit dem Unterschied, dass die in der B-Säule angeordneten Sensoreinheiten 20, 30 jeweils über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit den peripheren in der C-Säule der gegenüberliegenden Fahrzeugseite angeordneten Sensoreinheiten 20', 30' verbunden sind, wobei die in der B-Säule angeordneten Sensoreinheiten 20, 30 jeweils über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 70 verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass auf jeder Fahrzeugseite immer noch eine Sensoreinheit verfügbar ist, auch wenn eine Busverbindung abreißt oder einen Fehler aufweist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3G ist die zweite Sensoreinheit 20 über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der vierten Sensoreinheit 20' verbunden, welche über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der fünften Sensoreinheit 30' verbunden ist, welche über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der dritten Sensoreinheit 30 verbunden ist, welche über eine zweite Kommunikationsverbindung 52 mit der zentralen ersten Sensoreinheit 10 verbunden ist, welche über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden ist. Zusätzlich kann die zweite Sensoreinheit 20 über die gestrichelt dargestellte erste Kommunikationsverbindung 50 ebenfalls direkt mit dem Steuergerät verbunden sein, so dass eine Ringtopologie aufgebaut werden kann. Das bedeutet, dass im Ausführungsbeispiel gemäß 3B alle peripheren Sensoreinheiten 10, 20, 20', 30 und 30' hintereinander über nur eine Schnittstelle mit dem Steuergerät 70 verbunden sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3H sind die fünf peripheren Sensoreinheiten 10, 20, 20', 30 und 30' jeweils über eine erste Kommunikationsverbindung 50 direkt mit dem Steuergerät 60 verbunden. Das bedeutet, dass im Ausführungsbeispiel gemäß 3A die fünf peripheren Sensoreinheiten 10, 20, 20', 30 und 30' jeweils über eine eigene Schnittstelle mit dem Steuergerät 70 verbunden sind.
4A zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Fußgängerschutzsystems mit einer Sensoreinheit 80 gemäß 1. Wie aus 4A ersichtlich ist, umfasst ein autonomes Fuß gängerschutzsystem ein Steuergerät 70 und nur eine im Frontbereich des Fahrzeug 1 angeordnete erfindungsgemäße Sensoreinheit 80, welche die mindestens eine physikalische Größe in Fahrzeuglängsrichtung x erfasst. Analog zur Sensoreinheit 10 gemäß 1 umfasst die Sensoreinheit 80 zwei unabhängige Sensorelemente 82, 84, welche zur Aufprallerkennung jeweils die Beschleunigung als physikalische Größe entlang einer gemeinsamen Achse in entgegengesetzten Richtungen erfassen, wobei ein erstes Sensorelement 82 die Beschleunigung in die positive x-Richtung erfasst und ein zweites Sensorelement 84 die Beschleunigung in die negative x-Richtung erfasst. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Sensoreinheit 80 spart man sich den Verbau eines zweiten Beschleunigungssensors mit zugehöriger Verkabelung im Stoßfänger, welche sonst für die Plausibilisierung erforderlich ist. Dadurch ist nur eine erste Kommunikationsverbindung 50 zur direkten Verbindung der Sensoreinheit 80 mit dem jeweiligen Steuergerät 70 erforderlich.
4B zeigt ein Ausführungsbeispiel eines kombinierten Insassen- und Fußgängerschutzsystems mit vier Sensoreinheiten 10, 20, 30, 80 gemäß 1. Wie aus 4B ersichtlich ist, kann die im vorderen Fahrzeugbereich, z.B. im Stoßfänger, angeordnete Sensoreinheit 80 als Fußgängerschutzsensor über eine weitere Schnittstelle an das zentrale Steuergerät 60 angekoppelt werden, welches beispielsweise Teil des in 2B dargestellten Insassenschutzsystems ist. Alternativ kann die im vorderen Fahrzeugbereich angeordnete Sensoreinheit 80 als Fußgängerschutzsensor über eine weitere Schnittstelle an das Steuergerät 70 eines Insassenschutzsystems angekoppelt werden.

Claims

Sensoreinheit für ein Fahrzeug, welche mindestens eine physikalische Größe entlang einer Achse (x, y) erfasst, gekennzeichnet durch zwei unabhängige Sensorelemente (12, 14, 22, 24, 32, 34, 82, 84), die jeweils die mindestens eine physikalische Größe in entgegengesetzte Richtungen (n, –n) entlang der Achse (x, y) erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten physikalischen Größe Signale mit unterschiedlichen Vorzeichen ausgeben, die getrennt von einander auswertbar sind.
Sensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale eines der Sensorelemente (12, 22, 32, 82) zur Aufprallerkennung und die Signale des anderen der beiden Sensorelenente (14, 24, 34, 84) zur Plausibilisierung auswertbar sind.
Sensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Parameter der beiden Sensorelemente (12, 14, 22, 24, 32, 34, 82, 84) umschaltbar und/oder konfigurierbar ausgeführt sind, wobei die Parameter einen Wertebereich und/oder eine Auflösung umfassen.
Sensoreinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Plausibilisierung verwendete Sensorelement (14, 24, 34, 84) so konfiguriert ist, dass es einen kleineren Wertebereich und eine größere Auflösung als das andere Sensorelement (12, 22, 32, 82) aufweist.
Sensoreinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensorelemente in Abhängigkeit vom Einsatzzweck (12, 14, 22, 24, 32, 34, 82, 84) konfigurierbar sind.
Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der beiden Sensorelemente (12, 14, 22, 24, 32, 34, 82, 84) von einer Auswerte- und Steuereinheit (16) auswertbar sind.
Sensoreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (16) über eine entsprechende Schnittstelle (18) ein plausibles Auslösesignal und/oder ein Aufprallsignal mit einer Plausibilitätsinformation für zugehörige Insassen- oder Fußgängerschutzsysteme ausgibt.
Schutzsystem für ein Fahrzeug mit mindestens einem Steuergerät (60, 70) gekennzeichnet durch mindestens eine Sensoreinheit (10, 20, 20', 30, 30', 80) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Schutzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Sensoreinheit (10) zentral im Fahrzeug (1) angeordnet ist und die mindestens eine physikalische Größe in Fahrzeuglängsrichtung (x) erfasst, wobei mindestens eine zweite und eine dritte Sensoreinheit (20, 20', 30, 30') im Seitenbereich des Fahrzeugs (1) angeordnet sind und die mindestens eine physikalische Größe in Fahrzeugquerrichtung (y) erfassen.
Schutzsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Sensoreinheit (80) im Frontbereich des Fahrzeug (1) angeordnet ist und die mindestens eine physikalische Größe in Fahrzeuglängsrichtung (x) erfasst.
Schutzsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Sensoreinheiten (10, 20, 20', 30, 30', 80) über eine erste Kommunikationsverbindung (50) mit dem Steuergerät (60, 70) und/oder über eine zweite Kommunikationsverbindung (52) mit einer anderen Sensoreinheit verbunden sind.