DE10015273A1 - Accident protection device control system e.g. for motor vehicle - Google Patents
Accident protection device control system e.g. for motor vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Un fallschutzeinrichtung in einem Fahrzeug gemäß den Oberbegrif fen der beigefügten, unabhängigen Patentansprüche. Unfall schutzeinrichtungen, für die eine solche Steuervorrichtung beispielsweise vorgesehen ist, sind Airbageinrichtungen, Gurtstraffer, Überrollbügel usw.The invention relates to a control device for a Un fall protection device in a vehicle according to the general concept fen of the attached independent claims. Accident protective devices for which such a control device provided, for example, are airbag devices, Belt tensioners, roll bars etc.
Eine bekannte Steuervorrichtung (DE 196 45 952 A1), von der die Oberbegriffe der Ansprüche ausgehen, enthält drei Be schleunigungssensoren, die unterschiedlich gerichtete Emp findlichkeitsachsen in einer etwa durch die Fahrzeuglängsach se und die Fahrzeugquerachse festgelegten Ebene aufweisen. In einem Mikroprozessor werden aus zwei der drei von den Senso ren gelieferten Beschleunigungssignalen die Richtung und die Stärke einer auf das Fahrzeug einwirkenden Beschleunigung er mittelt. Zumindest eine dieser ermittelten Größen wird unter Verwendung des von dem dritten Beschleunigungssensor gelie ferten Signals überprüft. Wird eine Unstimmigkeit festge stellt, so wird ein Auslösen der Unfallschutzeinrichtung, die einen Airbag, einen Gurtstraffer, einen Überrollbügel usw. umfassen kann, verhindert.A known control device (DE 196 45 952 A1), of the the preambles of the claims go out, contains three Be acceleration sensors, the different directional Emp axes of sensitivity in a roughly through the vehicle longitudinal axis se and have the vehicle transverse axis defined plane. In a microprocessor becomes two of the three from the Senso provided acceleration signals the direction and the Strength of an acceleration acting on the vehicle averages. At least one of these sizes is determined under Using the gelie from the third acceleration sensor far signal checked. If there is a discrepancy provides a triggering of the accident protection device, the an airbag, a belt tensioner, a roll bar, etc. may include prevented.
An Steuervorrichtungen für Unfallschutzeinrichtungen werden hohe Anforderungen gestellt. Auch schwer detektierbare Crash typen, wie z. B. Pole-Crashs mit zentraler Beschleunigungs sensierung müssen sicher erfasst werden. Der Zeitpunkt des Unfallbeginns muss auch bei 30° Schrägaufprall genau bestimmt werden. Wenn Safing-Funktionen vorgesehen sind, bei denen ein Safing-Schalter zur Aktivierung des Insassenschutzsystems geschlossen sein muss, muss gewährleistet sein, dass der Sa fing-Schalter rechtzeitig geschlossen wird, auch wenn Beschleunigungsaufnehmer beispielsweise für eine Seitencrash- Detektion ausgelagert sind.At control devices for accident prevention devices high demands made. Crash that is difficult to detect types, such as B. Pole crashes with central acceleration sensations must be recorded safely. The time of The beginning of the accident must be precisely determined even in the case of a 30 ° inclined impact become. If safing functions are provided, for which a Safing switch to activate the occupant protection system must be closed, it must be ensured that the Sa caught switch is closed in time, even if accelerometer for example for a side crash Detection are outsourced.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrich tung für eine Unfallschutzeinrichtung in einem Fahrzeug zu schaffen, mit der unterschiedlichen Crasharten sicher erkannt werden können, so das eine wirksamen Auslösung der Unfall schutzeinrichtung gewährleistet ist.The invention has for its object a control device device for an accident prevention device in a vehicle create, with the different crash types safely recognized can be an effective triggering of the accident protective device is guaranteed.
Eine erste Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufga be wird mit einer Steuervorrichtung gemäß dem Anspruch 1 er zielt.A first solution of the problem underlying the invention be he with a control device according to claim 1 aims.
Dadurch, dass erfindungsgemäß vier Beschleunigungssensoren vorgesehen sind, deren Empfindlichkeitsrichtungen in vier un terschiedliche Raumrichtungen zeigen, ist eine Redundanz be züglich der Berechnung der Beschleunigungen in Fahrzeuglängs richtung, Fahrzeugquerrichtung und Hochrichtung des Fahrzeugs bzw. den drei Richtungen eines rechtwinkligen Koordinatensys tems gegeben, die in unterschiedlichster Weise vorteilhaft ausgenützt werden kann.The fact that four acceleration sensors according to the invention are provided, the directions of sensitivity in four un Show different spatial directions is redundancy regarding the calculation of the accelerations along the vehicle Direction, transverse direction and vertical direction of the vehicle or the three directions of a right-angled coordinate system Tems given, which are advantageous in various ways can be exploited.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird der Vorteil erzielt, dass ein fehlerhafter Beschleunigungssensor dadurch zuverläs sig erkannt werden kann, dass das gemäß dem Anspruch 2 er rechnete Summensignal einen Schwellwert übersteigt.With the features of claim 2, the advantage is achieved that a faulty acceleration sensor is reliable sig can be recognized that he according to claim 2 calculated sum signal exceeds a threshold.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wird eine besonders sichere Möglichkeit geschaffen, die in der Fahrzeuglängs-, -quer- und -hochrichtung wirkenden Beschleunigungen mit dem an sich ü bereinstimmenden System der Beschleunigungssensoren zu erken nen. Auch bei Ausfall eines Sensors werden noch verwertbare Signale erhalten.With the features of claim 3 is a particularly safe Possibility created in the vehicle longitudinal, transverse and accelerations acting vertically with the per se ü to match the system of the acceleration sensors nen. Even if one sensor fails, it can still be used Receive signals.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 kann auch bei Ausfall eines Sensors die in Fahrzeugquer-, -längs- und -hochrichtung wirkende Beschleunigung nach Identifikation des fehlerhaften Sensors genau ermittelt werden.With the features of claim 4 can even in the event of failure Sensors that act in the vehicle's transverse, longitudinal and vertical directions Acceleration after identification of the faulty Sensors can be determined exactly.
Die Ansprüche 5 bis 7 sind auf vorteilhafte Anordnungen der Beschleunigungssensoren und deren Empfindlichkeitsrichtungen gerichtet.Claims 5 to 7 are based on advantageous arrangements of the Accelerometers and their directions of sensitivity directed.
Die Merkmale des Anspruchs 8 sind auf eine Steuervorrichtung gerichtet, die eine weitere Lösung der Erfindungsaufgabe schafft.The features of claim 8 are on a control device directed, which is another solution to the invention task creates.
Die Möglichkeit, auf einen Crash zurück gehende Körperschall signale zusätzlich zu den Signalen auszuwerten, die die Fahr zeugbeschleunigung- bzw. -verzögerung insgesamt angeben, schafft zusätzliche Möglichkeiten, Crashs sicher und recht zeitig zu erkennen. Durch Auswertung des Körperschalls kann beispielsweise ein Safing-Schalter rechtzeitig geschlossen werden, so dass das Insassenschutzsystem für die Auslösung von Airbags, von Gurtstraffern usw. aktiviert ist und deren Auslösung entsprechend der Auswertung der weiteren Signale erfolgen kann.The possibility of structure-borne noise due to a crash evaluate signals in addition to the signals that drive Specify total tool acceleration or deceleration, creates additional ways of crashes safely and fairly recognized early. By evaluating structure-borne noise For example, a safing counter is closed in time so that the occupant protection system for triggering of airbags, belt tensioners, etc. is activated and their Triggered according to the evaluation of the other signals can be done.
Die Unteransprüche 9 bis 12 kennzeichnen vorteilhafte Ausfüh rungsformen und Weiterbildungen der Steuervorrichtung gemäß dem Anspruch 8.The subclaims 9 to 12 characterize advantageous designs Forms and developments of the control device according claim 8.
Besonders vorteilhaft ist es, gemäß dem Anspruch 13 in einer Steuervorrichtung mit mehreren Beschleunigungssensoren breit bandig empfindliche Beschleunigungssensoren zu verwenden, de ren Ausgangssignale eine Auswertung bezüglich Körperschall und Fahrzeugbeschleunigung insgesamt zulassen. Die niederfre quenten Fahrzeugbeschleunigungen und die höherfrequenten, durch Körperschallübertragung bedingten Beschleunigungen kön nen erkannt und in intelligenten Auslösealgorithmen für eine sichere Auslösung der Unfallschutzeinrichtung verwertet wer den. It is particularly advantageous according to claim 13 in one Control device with multiple acceleration sensors wide to use tape-sensitive acceleration sensors, de Ren output signals an evaluation regarding structure-borne noise and allow vehicle acceleration overall. The Niederfre quent vehicle accelerations and the higher-frequency, accelerations caused by structure-borne noise can recognized and in intelligent triggering algorithms for one who triggers safe triggering of the accident protection device the.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeich nungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläu tert.The invention is illustrated below with the aid of a schematic drawing for example and with further details tert.
Es stellen dar:They represent:
Fig. 1 schematische Aufsicht auf ein Fahrzeug mit Steuervor richtung und Unfallschutzeinrichtung und Fig. 1 is a schematic plan view of a vehicle with Steuerervor direction and accident prevention device and
Fig. 2 eine Skizze zur Erläuterung der Anordnung der Be schleunigungssensoren, Fig. 2 is a sketch for explaining the arrangement of the acceleration sensors Be,
Fig. 3 eine Auswerteschaltung, Fig. 3 is an evaluation circuit,
Fig. 4 eine Skizze zur Verdeutlichung räumlicher Beziehun gen,Gen Fig. 4 is a sketch showing spatial Beziehun,
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines breitbandig empfindlichen Beschleunigungssensors mit nachgeschalteter Auswert einrichtung, Figure 5 is a block diagram of device. A broadband sensitive acceleration sensor with a downstream evaluation system,
Fig. 6 eine Ansicht eines senkrechten Schnittes durch eine Sensoranordnung, Fig. 6 is a view of a vertical section through a sensor array,
Fig. 7 eine Aufsicht auf die Sensoranordnung nach Fig. 6 und Fig. 7 is a plan view of the sensor arrangement according to Fig. 6 and
Fig. 8 eine Aufsicht auf ein Sensorelement. Fig. 8 is a plan view of a sensor element.
Gemäß Fig. 1 ist in einem Fahrzeug 2 etwa in zentraler Posi tion, beispielsweise im Schwerpunkt, ein Steuergerät 4 ange ordnet, das eine Sensoranordnung 6 mit vier in den Ecken ei nes Tetraeders angeordneten Beschleunigungssensoren 8, eine Auswerteschaltung 10 und eine Steuerschaltung 12 zum Auslösen eines Fahrerairbags 14 und/oder eines Beifahrerairbags 16 aufweist. According to Fig. 1 in a vehicle 2 about tion in a central Posi, for example in the center of gravity, a control device 4 arranged that a sensor arrangement 6 with four arranged in the corners ei nes tetrahedron acceleration sensors 8, an evaluation circuit 10 and a control circuit 12 for triggering a driver airbag 14 and / or a passenger airbag 16 .
Die Auswerteschaltung 10 und die Steuerschaltung 12 können in einem Mikroprozessor mit entsprechenden Programmen zusammen gefasst sein.The evaluation circuit 10 and the control circuit 12 can be combined in a microprocessor with corresponding programs.
Der Aufbau und die Funktion der einzelnen Bauelemente bzw. Baugruppen sind an sich bekannt und werden daher nicht erläu tert.The structure and function of the individual components or Modules are known per se and are therefore not explained tert.
Fig. 2 stellt die Anordnung der vier Beschleunigungssensoren 8 der Sensoranordnung 6 dar. Fig. 2 illustrates the arrangement of the four acceleration sensors 8 illustrates the sensor arrangement 6.
Jeder der Beschleunigungssensoren 8 befindet sich in der Ecke eines gleichseitigen Tetraeders, dessen sichtbare Kanten ge strichelt sind und dessen nicht sichtbare Kante strichpunk tiert ist. Die Beschleunigungssensoren 8 weisen jeweils eine bevorzugte Empfindlichkeitsrichtung auf, in der sie Beschleu nigungen und Verzögerungen erfassen und entsprechende Aus gangssignale liefern. Die Beschleunigungssensoren sind in den Ecken A, B, C und D des Tetraeders derart angeordnet, dass sich die Achsen ihrer Empfindlichkeitsrichtungen T, U, V und W im Mittelpunkt M des Tetraeders schneiden. Auf diese Weise bilden die Empfindlichkeitsrichtungen jeweils einen Winkel γ von 120° miteinander.Each of the acceleration sensors 8 is located in the corner of an equilateral tetrahedron, the visible edges of which are dashed lines and the non-visible edge of which is dash-dot lines. The acceleration sensors 8 each have a preferred direction of sensitivity, in which they record accelerations and delays and deliver corresponding output signals. The acceleration sensors are arranged in the corners A, B, C and D of the tetrahedron such that the axes of their sensitivity directions T, U, V and W intersect at the center M of the tetrahedron. In this way, the sensitivity directions each form an angle γ of 120 ° with one another.
Die Anordnung der Beschleunigungssensoren 8 in den Ecken ei nes gleichseitigen Tetraeders ist nicht zwingend. Die Be schleunigungssensoren können auch nahe benachbart auf einer Linie oder in einer Ebene angeordnet sein. Erfindungswesent lich ist vor allem, dass die Empfindlichkeitsrichtungen der Beschleunigungssensoren in vier unterschiedliche Raumrichtun gen zeigen, wobei die Anordnung derart ist, dass nicht zwei Empfindlichkeitsrichtungen in einer gemeinsamen Ebene liegen.The arrangement of the acceleration sensors 8 in the corners of an equilateral tetrahedron is not mandatory. The acceleration sensors can also be arranged in close proximity on a line or in one plane. Above all, it is essential to the invention that the sensitivity directions of the acceleration sensors point in four different spatial directions, the arrangement being such that not two sensitivity directions lie in a common plane.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Auswerteschaltung. Mit T, U, V, W ist jeweils das Ausgangssignal des Beschleunigungssen sors 8 der entsprechenden Empfindlichkeitsrichtung bezeichnet. 10 bezeichnet die Auswerteschaltung. X, Y, Z bezeichnen die aus den Ausgangssignalen T, U, V und W in der Auswerte schaltung 10 errechneten Beschleunigungswerte in X, Y und Z- Richtung, wobei X beispielsweise die Fahrzeuglängsrichtung, Y die Fahrzeugquerrichtung und Z die Fahrzeughochrichtung sein kann. Mit 18 ist jeweils ein Tiefpassfilter bezeichnet, das nur die Signalanteile mit einer Frequenz von beispielsweise unter 300 Hz durchläßt und mit 20 ist jeweils ein Hochpass filter bezeichnet, das die Signalanteile mit Frequenzen ober halb von beispielsweise 4 kHz durchläßt, so daß ausgangssei tig jeweils Signale zur Verfügung stehen, die der jeweiligen Fahrzeugbeschleunigung und dem jeweiligen Körperschall ent sprechen. Die Signale können zur intelligenten Ansteuerung der Airbags verwendet werden und/oder das Körperschallsignal kann beispielsweise als Safing-Signal verwendet werden. Das Hochachsensignal (Z-Signal) kann für eine Überschlagerkennung oder, besonders vorteilhaft, in seinen hochfrequenten Körper schallanteilen, als Safing-Signal verwendet werden. Mit Σ ist ein Ausgangssignal bezeichnet, das der gegebenenfalls ge wichteten Summe der Eingangssignale T, U, V und W entspricht. Fig. 3 shows an example of an evaluation circuit. With T, U, V, W, the output signal of the acceleration sensor 8 of the corresponding sensitivity direction is designated. 10 denotes the evaluation circuit. X, Y, Z denote the acceleration values in the X, Y and Z direction calculated from the output signals T, U, V and W in the evaluation circuit 10 , where X can be the vehicle longitudinal direction, Y the vehicle transverse direction and Z the vehicle vertical direction, for example. At 18 , a low-pass filter is referred to, which only allows the signal components with a frequency of, for example, less than 300 Hz and with 20, a high-pass filter is referred to, which passes the signal components with frequencies above half of, for example, 4 kHz, so that each output signals are available that correspond to the respective vehicle acceleration and the respective structure-borne noise. The signals can be used for intelligent control of the airbags and / or the structure-borne noise signal can be used, for example, as a safing signal. The high-axis signal (Z signal) can be used as a safing signal for rollover detection or, particularly advantageously, sound components in its high-frequency body. With Σ an output signal is designated, which corresponds to the possibly weighted sum of the input signals T, U, V and W.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der bidirektional emp findlichen Sensoren kann ein Summensignal aus den vier Aus gangssignalen erzeugt werden, das unabhängig von der Be schleunigungsrichtung des Fahrzeugs etwa Null ist. Somit ist der Ausfall eines Beschleunigungssensors oder ein Fehler in dessen Anschlußleitungen dadurch erkennbar, dass das Summen signal größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Anderer seits kann durch Einzelauswertung der Signale der Sensoren die jeweilige Beschleunigung in Fahrzeuglängs-, -quer- und - hochrichtung errechnet werden.With the arrangement of the bidirectionally emp sensitive sensors can generate a sum signal from the four off output signals are generated, regardless of the Be acceleration direction of the vehicle is approximately zero. So is the failure of an accelerometer or an error in whose connecting lines can be recognized in that the buzzing signal is greater than a predetermined threshold. Other on the one hand, by individually evaluating the signals from the sensors the respective acceleration in vehicle longitudinal, transverse and vertical direction can be calculated.
Wenn die Sensoren mit vorbestimmten Empfindlichkeitsrichtun
gen angeordnet sind und gleiche Empfindlichkeiten aufweisen,
können aus den Ausgangssignalen T, U, V und W der Sensoren
die Beschleunigungen X, Y und Z in den drei orthogonalen
Raumrichtungen nach folgender Formel berechnet werden:
If the sensors are arranged with predetermined sensitivity directions and have the same sensitivities, the accelerations X, Y and Z in the three orthogonal spatial directions can be calculated from the output signals T, U, V and W of the sensors according to the following formula:
Für die Bestimmung der Umwandlungsmatrix N (vier Spalten, drei Zeilen) wird dabei vorteilhafterweise die Methode der Minimierung des mittleren Fehlerquadrates eingesetzt.For the determination of the conversion matrix N (four columns, three lines), the method of Minimization of the mean square error used.
Es ergeben sich mathematisch besonders einfach zu berechnende Beziehungen, wenn die Beschleunigungssensoren gemäß Fig. 4 angeordnet sind. T fällt dabei mit X zusammen, V mit Z und U mit Y, die jeweils senkrecht aufeinander stehen. W bildet mit den drei orthogonalen Raumrichtungen X, Y und Z einen Winkel 8 von jeweils 125, 24°.Relationships that are particularly easy to calculate mathematically result when the acceleration sensors are arranged according to FIG. 4. T coincides with X, V with Z and U with Y, which are perpendicular to each other. W forms an angle 8 of 125, 24 ° with the three orthogonal spatial directions X, Y and Z.
Die Umwandlungsmatrix N (vier Spalten, drei Zeilen) beträgt
dann unter Anwendung der Minimierung des mittleren Fehlerquad
rates als Ausgleichsverfahren:
The conversion matrix N (four columns, three rows) is then, using the minimization of the mean square of error as a compensation method:
Durch Anwendung dieser Matrix zur Umrechnung lassen sich somit die relevanten Fahrzeugbeschleunigungen sicher herleiten.By using this matrix for the conversion you can derive the relevant vehicle accelerations safely.
Bei der Anordnung der Sensoren gemäß Fig. 4 ergibt sich bei einer Gewichtung des Ausgangssignals W mit dem Faktor 1,73 das Summensignal Σ = T + U + V + 1,73 × W ≈ Null, unabhängig von der Richtung der einwirkenden Beschleunigung (bei der Anord nung der Fig. 2 ist wegen der vollen Symmetrie Gewichtsfaktor Null). In the arrangement of sensors according to Fig. 4 results in a weighting of the output signal W with the factor of 1.73, the sum signal Σ = T + U + V + W ≈ 1.73 × zero, regardless of the direction of the acting acceleration (at Anord the voltage of Fig. 2 is due to the full symmetry weight factor of zero).
Für die Umrechnungsmatrizen Nn, aus denen bei einem defekten Beschleunigungssensor die Beschleunigungswerte in X, Y und Z- Richtung entsprechend der obigen Formel aus den Ausgangssig nalen der drei intakten Sensoren errechnet werden können, er geben sich folgende Matrizen: The following matrices result for the conversion matrices N n , from which the acceleration values in the X, Y and Z directions can be calculated in the case of a defective acceleration sensor in accordance with the above formula from the output signals of the three intact sensors:
Wenn der Beschleunigungssensor T defekt ist, ergibt sich:
If the acceleration sensor T is defective, the result is:
Wenn der Beschleunigungssensor U defekt ist, ergibt sich:
If the acceleration sensor U is defective, the result is:
Wenn der Beschleunigungssensor V defekt ist, ergibt sich:
If the acceleration sensor V is defective, the result is:
Wenn der Beschleunigungssensor W defekt ist, ergibt sich:
If the acceleration sensor W is defective, the result is:
Die Auswertung in der Auswerteschaltung 10 kann in einfacher Weise so erfolgen, dass bei überschwelligem Summensignal (Zei chen dafür, dass ein Beschleunigungssenor defekt ist), überge gangen wird auf eine Einzelauswertung anhand der vorgenannten Matrizen, bei der jeweils eine der Auswertungen Beschleunigun gen in X-, Y- und Z-Richtung ergibt, die mit den Beschleuni gungswerten zumindest annähernd übereinstimmen, die unter Aus wertung aller vier Beschleunigungssensoren mit Hilfe der aus vier Spalten und drei Zeilen bestehenden Umrechnungsmatrix be rechnet sind, wohingegen die drei anderen der Tripel, die un ter Berücksichtigung des Ausgangssignals eines fehlerhaften Beschleunigungssensors ermittelt wurden, weniger gut überein stimmen. Auf diese Weise kann sowohl der fehlerhafte Sensor erkannt werden als auch die Auslösung der Rückhaltemittel er folgen, in dem die als richtig erkannten Werte für die Be schleunigungen in X-, Y- und Z-Richtung verwendet werden.The evaluation in the evaluation circuit 10 can be carried out in a simple manner in such a way that in the case of an over-threshold sum signal (sign that an acceleration sensor is defective), a transition is made to an individual evaluation using the aforementioned matrices, in each of which one of the evaluations accelerations in X. -, Y and Z directions, which at least approximately match the acceleration values, which are calculated by evaluating all four acceleration sensors using the conversion matrix consisting of four columns and three rows, whereas the other three triples, the un ter were considered taking into account the output signal of a faulty acceleration sensor, agree less well. In this way, both the faulty sensor can be recognized and the triggering of the restraint means can be carried out by using the values recognized as correct for the accelerations in the X, Y and Z directions.
Alternativ kann, sobald mit Hilfe des (gewichteten) Summensig nals ein Fehler erkannt wird, durch Einzelabfrage der Senso ren, beispielsweise durch Beaufschlagung mit Prüfimpulsen, der fehlerhafte Sensor ermittelt werden und dann die Berechnung der Beschleunigungen mit der richtigen Matrix erfolgen.Alternatively, as soon as using the (weighted) totalsig When an error is detected, Senso polls it individually ren, for example by applying test pulses, the faulty sensor can be determined and then the calculation accelerations are done with the correct matrix.
Es versteht sich, dass die Auswerteschaltung 10 in einem Rech ner durch Software realisiert sein kann oder unmittelbar in Form von Hardware ausgeführt sein kann.It goes without saying that the evaluation circuit 10 can be implemented in a computer by software or can be implemented directly in the form of hardware.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild mit einem Beschleunigungssen sor und nachgeschalteter Auswerteinrichtung. Der insgesamt mit 22 bezeichnete Beschleunigungssensor enthält ein Sensorele ment 24 mit integriertem Vorverstärker, dem ein Zwischenver stärker 26 nachgeschaltet ist, in dem ein Abgleich erfolgt. An den Zwischenverstärker 26 ist ein Endverstärker 28 mit einem Tiefpassfilter angeschlossen, dessen Ausgang mit einer Steuer einheit 30 verbunden ist, die einen Mikroprozessor mit zugehö rigen Speichereinrichtungen enthält und beispielsweise unmit telbar zur Ansteuerung von Insassenschutzmitteln dient. Paral lel zu dem Endverstärker 28 liegt eine Auswerteeinheit 32, der die Ausgangssignale des Zwischenverstärkers 26 ohne Filterung zugeführt werden, und die ebenfalls mit der Steuereinheit 30 verbunden ist. Fig. 5 shows a block diagram with an acceleration sensor and downstream evaluation device. The acceleration sensor, designated overall by 22 , contains a sensor element 24 with an integrated preamplifier, to which an intermediate amplifier 26 is connected, in which an adjustment takes place. To the intermediate amplifier 26 , a power amplifier 28 is connected to a low-pass filter, the output of which is connected to a control unit 30 , which contains a microprocessor with associated storage devices and is used, for example, directly to control occupant protection means. Parallel to the power amplifier 28 is an evaluation unit 32 , to which the output signals of the intermediate amplifier 26 are supplied without filtering, and which is also connected to the control unit 30 .
Der Beschleunigungssensor 22 ist beispielsweise in dem zentra len Steuergerät 4 (Fig. 1) angeordnet. Das Sensorelement 24 ist mechanisch relativ wenig gedämpft. Seine Dämpfung liegt vorzugsweise zwischen geringer Dämpfung und kritischer Dämp fung (0,7). Seine Resonanzfrequenz liegt vorteilhafterweise zwischen 5 und 50 KHz, bevorzugt zwischen 15 und 50 KHz. Das Sensorelement 24 arbeitet vorzugsweise kapazitiv oder piezo elektrisch. Seine Empfindlichkeitsrichtung ist vorzugsweise lateral, d. h. liegt in der Ebenen einer Leiterplatte oder ei nes Chips, in die bzw. den das Sensorelement eingebaut bzw. integriert ist.The acceleration sensor 22 is arranged, for example, in the central control unit 4 ( FIG. 1). The sensor element 24 is damped relatively little mechanically. Its damping is preferably between low damping and critical damping (0.7). Its resonance frequency is advantageously between 5 and 50 kHz, preferably between 15 and 50 kHz. The sensor element 24 preferably works capacitively or piezoelectrically. Its direction of sensitivity is preferably lateral, ie it lies in the planes of a printed circuit board or egg chip into which the sensor element is built or integrated.
Mit der geschilderten Anordnung, bei der der Beschleunigungs sensor 22 zwei Ausgänge hat, wird erreicht, dass der Steuer einheit 30 über die Auswerteeinheit 32 zum einen Beschleuni gungssignale im Ultraschallbereich zugeführt werden, die den von einem Crash innerhalb des Fahrzeugs übertragenen Körper schall angeben und zum anderen über den Verstärker 28 in her kömmlicher Weise gefilterte Signale, die die Fahrzeugverzöge rung insgesamt angeben. Dies wird mit nur geringem zusätzli chen Aufwand erreicht, indem eine zusätzliche Leitung nach au ßen geführt ist, die nach dem Zwischenverstärker 26 abgeht.With the arrangement described, in which the acceleration sensor 22 has two outputs, it is achieved that the control unit 30 is supplied via the evaluation unit 32, on the one hand, acceleration signals in the ultrasonic range, which indicate the sound transmitted by a crash inside the vehicle and for other through the amplifier 28 in a conventional manner filtered signals that specify the vehicle delays tion as a whole. This is achieved with only a little additional effort by leading an additional line to the outside, which leads to the repeater 26 .
Mit Hilfe eines einzigen Sensorelements können somit Körper schallsignale und Gesamtbeschleunigungssignale ausgewertet werden.With the help of a single sensor element, bodies can sound signals and total acceleration signals evaluated become.
Es werden folgende Vorteile erzielt:The following advantages are achieved:
Schwer detektierbare Crashs, beispielsweise Pole-Crashs, kön nen zentral sensiert werden, ohne dass aufwendige, ausgelager te Sensoren erforderlich sind.Crashes that are difficult to detect, for example pole crashes, can be sensed centrally without the need for complex, outsourced te sensors are required.
Auch in schwierigen Fällen, beispielsweise bei einem 30°- Aufprall, kann der Zeitpunkt des Crashbeginns genau bestimmt werden.Even in difficult cases, for example with a 30 ° Impact, the time of the beginning of the crash can be determined exactly become.
Auch für ausgelagerte Beschleunigungsssatelliten, beispiels weise zur Seitencrashdetektion, ist eine schnelle, zentrale Safing-Funktion möglich.Also for outsourced acceleration satellites, for example way for side crash detection, is a fast, central Safing function possible.
Lateral empfindliche Sensoren sind in der Regel schwach ge dämpft und montagefreundlich, da die Chipebene in der Leiterplatten- bzw. Hybridebene liegt. Solche Sensoren erlauben die Realisierung von zwei und mehr Sensorelementen mit beliebigen Zwischenwinkeln in einer Ebene auf einem einzigen Sensorele mentenchip.Lateral sensitive sensors are usually weak dampens and is easy to install, as the chip level in the PCB or hybrid level. Such sensors allow the Realization of two and more sensor elements with any Intermediate angles in one plane on a single sensor element ment chip.
Es versteht sich, dass die Anordnung gemäß Fig. 5 auch in der der Fig. 2 verwendet werden kann. Des Weiteren kann die Schal tung gemäß Fig. 5 in vielfältiger Weise abgeändert werden, in dem beispielsweise der Verstärker 28 und/oder die Auswertein heit 32 in die Steuereinheit 30 integriert werden.It goes without saying that the arrangement according to FIG. 5 can also be used in that of FIG. 2. Further, the scarf, the processing of FIG. Be modified in many ways 5, in the example of the amplifier 28 and / or the standardized Auswertein 32 integrated in the control unit 30.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch eine beispielhafte Ausfüh rungsform einer Sensoranordnung. Auf einem Bodenblech 40 eines Fahrzeugs ist ein vorteilhafterweise aus Metall bestehendes Gehäuse 42 unmittelbar befestigt. Das Gehäuse 42 weist in seinem Inneren einen Bund 44 auf, an dem unmittelbar eine Lei terplatte 46 befestigt ist, auf der wiederum beispielsweise durch Löten Beschleunigungssensoren 22 angebracht sind. Da durch, dass das Gehäuse 42 unmittelbar und starr mit dem Boden blech 40 verbunden ist und die Leiterplatte 46 wiederum unmit telbar und starr mit dem Gehäuse 42 verbunden ist, wobei die Leiterplatte 46 in direkter Berührung mit den Beschleuni gungssensoren ist, besteht eine unmittelbare Körperschall übertragung von dem Bodenblech 40 zu den Beschleunigungssen soren 22. Die Beschleunigungssensoren 22 können unmittelbar den Beschleunigungssensoren 22 der Fig. 5 entsprechen. Je nach Schaltungsaufbau können der Zwischenverstärker 26 und/oder der Endverstärker 28 jeweils getrennt auf der Leiterplatte 46 aus gebildet sein. Fig. 6 shows a section through an exemplary embodiment of a sensor arrangement. A housing 42, which is advantageously made of metal, is fastened directly to a floor panel 40 of a vehicle. The housing 42 has in its interior a collar 44 , on which a Lei terplatte 46 is attached, on which in turn, for example by soldering acceleration sensors 22 are attached. Since by that the housing 42 is directly and rigidly connected to the bottom plate 40 and the circuit board 46 is in turn directly and rigidly connected to the housing 42 , the circuit board 46 being in direct contact with the acceleration sensors, there is an immediate structure-borne noise Transmission from the bottom plate 40 to the acceleration sensors 22nd The acceleration sensors 22 can correspond directly to the acceleration sensors 22 of FIG. 5. Depending on the circuit structure, the intermediate amplifier 26 and / or the final amplifier 28 can each be formed separately on the printed circuit board 46 .
Fig. 7 zeigt eine Aufsicht auf die Leiterplatte 46 mit den darauf befindlichen Beschleunigungssensoren 22. Die Buchstaben T, U, und W geben in die Empfindlichkeitsrichtungen (Fig. 2) der Beschleunigungssensoren 22 an. Fig. 7 shows a plan view of the printed circuit board 46 with the acceleration sensors 22 located thereon. The letters T, U, and W indicate in the sensitivity directions ( FIG. 2) of the acceleration sensors 22 .
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sensorelements 24 eines "Lateral-g-Sensors". Das Sensorelement 24 weist im wesentlichen drei Bauteile auf, nämlich zwei äußere kammartige Bauteile 50 und ein inneres doppelkammartiges Bauteil 52. Die äußeren kammartigen Bauteile 50 sind starren mit der Leiter platte bzw. einen Grundbauteil des Sensorelements verbunden. Das innere, doppelkammartige Bauteil 52 ist relativ zu den äu ßeren Bauteilen 50 in Richtung des Doppelpfeils beweglich und bildet eine träge Masse. Alle Bauteile bestehen beispielsweise aus Aluminium. Bei einer Beschleunigung und/oder Verzögerung in Richtung des Doppelpfeils verschiebt sich das Bauteil 52, dessen Zinken zwischen die Zinken der Bauteile 50 einragen, relativ zu den Bauteilen 50. Diese Verschiebung kann in an sich bekannter Weise als eine elektrische, zwischen den Bau teilen 50 abgreifbare Größe erfasst werden. Die Empfindlich keitsrichtung des Sensorelements 24, das in einem breiten Fre quenzbereich empfindlich ist, liegt in Richtung des Doppel pfeils. Fig. 8 shows an embodiment of a "lateral G sensor" is a sensor element 24. The sensor element 24 essentially has three components, namely two outer comb-like components 50 and one inner double-comb-like component 52 . The outer comb-like components 50 are rigidly connected to the printed circuit board or a basic component of the sensor element. The inner, double comb-like component 52 is movable relative to the outer components 50 in the direction of the double arrow and forms an inert mass. All components are made of aluminum, for example. When accelerating and / or decelerating in the direction of the double arrow, the component 52 , the tines of which protrude between the tines of the components 50, shifts relative to the components 50 . This displacement can be detected in a manner known per se as an electrical, 50 part that can be tapped between the construction. The sensitivity direction of the sensor element 24 , which is sensitive in a wide frequency range, lies in the direction of the double arrow.
Claims (13)
mehrere, in fester räumlicher Beziehung zueinander ange brachte Beschleunigungssensoren (8) zur Erfassung von Be schleunigungen und Verzögerungen in einer sensorabhängigen Empfindlichkeitsrichtung,
eine Auswerteschaltung (10) zum Auswerten der Ausgangs signale der Beschleunigungssensoren und
ein Steuergerät (4), welches Elemente der Unfallschutz einrichtung bei Vorliegen vorbestimmter Bedingungen akti viert,
dadurch gekennzeichnet, dass
vier Beschleunigungssensoren (8) vorgesehen sind, deren Empfindlichkeitsrichtungen (T, U, V, W) in vier unterschied liche Richtungen derart zeigen, dass es keine Ebene gibt, in der drei Empfindlichkeitsrichtungen liegen.1. Control device for an accident protection device ( 14 , 16 ) in a vehicle ( 2 ), containing
a plurality of acceleration sensors ( 8 ) mounted in a fixed spatial relationship to one another for detecting accelerations and decelerations in a sensor-dependent direction of sensitivity,
an evaluation circuit ( 10 ) for evaluating the output signals of the acceleration sensors and
a control device ( 4 ), which activates elements of the accident protection device in the presence of predetermined conditions,
characterized in that
Four acceleration sensors ( 8 ) are provided, whose directions of sensitivity (T, U, V, W) show in four different directions in such a way that there is no plane in which three directions of sensitivity lie.
eine Auswerteschaltung (28, 30, 32) zum Auswerten der Ausgangssignale des Beschleunigungssensors und
ein Steuergerät (30), welches Elemente der Unfallschutz einrichtung bei Vorliegen vorbestimmter Bedingungen akti viert,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Beschleunigungssensor (22) in einem breiten Fre quenzbereich empfindlich ist, der von Frequenzen unter 5 Hz bis über 10 kHz reicht und dass in der Auswerteschaltung (28, 30, 32) die im Körperschallfrequenzbereich liegenden Aus gangssignale und die niederfrequenten Ausgangssignale ausge wertet werden.8. Control device for an accident protection device ( 14 , 16 ) in a vehicle ( 2 ), comprising at least one acceleration sensor ( 22 ),
an evaluation circuit ( 28 , 30 , 32 ) for evaluating the output signals of the acceleration sensor and
a control device ( 30 ) which activates elements of the accident protection device when predetermined conditions exist,
characterized in that
the acceleration sensor ( 22 ) is sensitive in a wide frequency range, which ranges from frequencies below 5 Hz to over 10 kHz and that in the evaluation circuit ( 28 , 30 , 32 ) the structure-borne sound frequency output signals and the low-frequency output signals are evaluated.
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