DE102004021648A1

DE102004021648A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Störeinflussbereinigung eines beschleunigungsabhängigen Sensorsignals

Info

Publication number: DE102004021648A1
Application number: DE102004021648A
Authority: DE
Inventors: Richard Baur; Jan Urbahn; Oliver Wronn
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2024-05-04
Also published as: DE102004021648B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Störeinflussbereinigung eines beschleunigungsabhängigen Sensorsignals bei einem Kraftfahrzeug, wobei über einen Beschleunigungssensor ein beschleunigungsabhängiges Sensorsignal erfasst wird, über einen Störsignalsensor ein durch Schwingungen in der Fahrzeugstruktur erzeugtes Störsignal erfasst wird und über eine Auswerteeinheit eine Verknüpfung von Sensorsignal und Störsignal erfolgt, derart, dass an ihrem Ausgang ein von Störeinflüssen bereinigtes beschleunigungsabhängiges Sensorsignal bereitgestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Störeinflussbereinigung eines beschleunigungsabhängigen Sensorsignals.

In nahezu allen heute verkauften Kraftfahrzeugen werden beschleunigungsabhängige Sensoren beziehungsweise Steuergeräte mit implementierten beschleunigungsabhängigen Sensoren verwendet. Diese Sensoren dienen beispielsweise der Erkennung von Fahrsituationen, die eine Airbagauslösung erfordern oder von Fahrsituationen die eine Fahrdynamikregelung (durch den aktiven Eingriff in das Brems- und/oder das Fahrwerkssystem) erfordern. Der Einfluss von Störschwingungen, die vom Fahrzeug ausgehen und die sowohl die Qualität des Sensorsignals (bzw. des Sensorbaugruppen- oder Steuergerätesignals – im Folgenden stets Sensorsignal genannt) als auch die Belastung des Sensors (bzw. der Sensorbaugruppe oder des Steuergeräts – im Folgenden stets Sensor genannt) als Bauteil zumindest mitbestimmen, wird üblicherweise lediglich bei der Auswahl des Einbauortes des Sensors am Fahrzeug berücksichtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit des zu erfassenden beschleunigungsabhängigen Sensorsignals zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Durch die Verwendung eines zusätzlichen Sensors (im Folgenden Störsignalsensor genannt) können in der Fahrzeugstruktur auftretende und auf eine Störung hinweisende Schwingungen (im Folgenden Störsignale genannt) erfasst werden. Die zu kompensierenden Störsignale können alle auftretenden und messbaren Störschwingungen oder eine gezielte Auswahl (z. B. nur Störsignale bestimmter Frequenz und/oder Amplitude) sein.

Diese Störsignale werden zur Bereinigung des zu erfassenden und auszuwertenden beschleunigungsabhängigen Sensorsignals gemeinsam mit dem beschleunigungsabhängigen Sensorsignal einer Auswerteeinheit zum Zwecke der Bereinigung des beschleunigungsabhängigen Sensorsignals zugeführt. Die Sensorsignalbereinigung erfolgt vorzugsweise mittels eines geeigneten Algorithmus (per software) in einem Steuergerät. Alternativ kann die Signalbereinigung auch durch eine geeignete Schaltungsanordnung (per hardware) erfolgen.

Die Störsignale werden durch mindestens einen Störsignalsensor erfasst, der vorzugsweise in unmittelbarer örtlicher Nähe des Einbauortes des Beschleunigungssensors zur Erfassung des beschleunigungsabhängigen Sensorsignals angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich können Störsignale durch mindestens einen anderen bzw. einen weiteren Störsignalsensor erfasst werden, der sich insbesondere dadurch vom bereits genannten Störsignalsensor unterscheidet, dass er eben nicht im Bereich des Einbauortes des Beschleunigungssensors sondern vorzugsweise im Fahrzeugstrukturbereich von Verbindungsstellen (verschweißt, verklebt, verschraubt, vernietet oder dergleichen) von Fahrzeugkarosserieteilen angeordnet ist. Auf diese Weise können Störsignale erfasst werden, die aufgrund einer defekten Befestigung des Beschleunigungssensors an der Karosserie und/oder die aufgrund von Defekten an der Fahrzeugstruktur (insbesondere durch defekte Verbindungsstellen von Fahrzeugkarosserieteilen – aber auch durch entstehende Risse in Fahrzeugteilen oder durch andere auf die Fahrzeugstruktur wirkende Defekte) auftreten. Die ggf. erfassten Störsignale werden gemeinsam mit dem zu verarbeitenden und ggf. aufgrund der Störsignale fehlerbehafteten Beschleunigungssignal der Auswerteeinheit zugeführt und hier bereinigt, so das am Ausgang der Auswerteeinheit ein von Störsignalen bereinigtes Beschleunigungssignal bereitgestellt wird.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird zusätzlich zur Bereinigung des beschleunigungsabhängigen Sensorsignals jedes erfasste Störsignal auf Überschreiten eines Störsignalschwellenwertes überwacht und bei Überschreitung dieses vorgegebenen Störsignalschwellenwertes ein Warnsignal generiert. Aufgrund des Warnsignals wird dem Fahrer mitgeteilt, dass ein Fehler bei der Befestigung des Beschleunigungssensors, ein Fehler in der Karosseriestruktur oder ein sonstiger auf die Karosseriestruktur wirkender Fehler vorliegt und er wird veranlasst eine Fachwerkstatt zwecks Behebung des Fehlers aufzusuchen.

Die beschriebene Störeinflussbereinigung eines beschleunigungsabhängigen Sensorsignals kann durch eine redundante Ausbildung des jeweiligen Beschleunigungssensors realisiert werden, wobei der Störsignalsensor dann durch den zweiten Beschleunigungssensor gebildet wird. Vorzugsweise wird als Störsignalsensor aber kein identischer zweiter Beschleunigungssensor, sondern ein Schwingungs- bzw. Beschleunigungssensor zur Erfassung von im Vergleich zu den vom Beschleunigungssensor zu erfassenden Signalen sehr hochfrequenten Signalen verwendet. Der Arbeitsbereich des Störsignalsensors liegt bevorzugt außerhalb des Arbeitsbereiches des Beschleunigungssensors. Mit Vorteil ist der Bereich des Störsignalsensors mit einem Frequenzbereich von 1 kHz – 10 kHz und der Frequenzbereich des Beschleunigungssensors mit 0 Hz – 400 Hz definiert. Hierdurch wird eine für eine saubere Signalverarbeitung günstige Signalbeabstandung gewährleistet.

Die Zeichnung zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der einzigen Figur ist ein Sensor 2 direkt oder indirekt über ein Steuergerät 6 (z. B. ein Airbagsteuergerät oder ein Fahrdynamiksteuergerät), in das der Sensor 2 integriert ist, an einer Trägereinheit 3 angebracht. Die Trägereinheit 3 ist wiederum mit einem Karosserieteil eines Fahrzeugs 1 verbunden. Vorzugsweise ist die Trägereinheit 3 derart ausgebildet, dass sie als mechanisches Dämpfungsglied für hochfrequente Schwingungen dient. Alternativ kann der Sensor 2 aber auch unmittelbar, ohne Trägereinheit 3, mit dem Karosserieteil verbunden sein. Ein zusätzlicher, ein Störsignal S2 liefernder, Störsignalsensor 4 ist am Einbauort des Sensors 2 vorzugsweise direkt mit dem Fahrzeug 1 verbunden. Der Störsignalsensor 4 erfasst in der Fahrzeugstruktur erzeugte Störschwingungen (Störsignale S2) und leitet diese an eine Auswerteeinheit 5 weiter. Zeitgleich werden vom Sensor 2 zu verarbeitende Beschleunigungssignale (Sensorsignal S1) erfasst und ebenfalls an die Auswerteeinheit 5 weitergeleitet. In der Auswerteeinheit 5 werden die beiden Signale verarbeitet (im einfachsten Fall durch einfache Differenz- oder Summenbildung) derart, dass am Ausgang der Auswerteeinheit 5 ein von Störeinflüssen bereinigtes Beschleunigungssignal S10 bereitgestellt wird. Die Verarbeitung in der Auswerteeinheit 5 erfolgt bevorzugt durch einen von einem Mikroprozessor zu verarbeitenden und für die Störeinflussbereinigung geeigneten Algorithmus. Die Auswerteeinheit 5 leitet das nunmehr bereinigte Beschleunigungssignal S10 zur weiteren Verarbeitung an ein entsprechendes Steuergerät (z. B. Airbagsteuergerät für die Airbagsteuerung oder DSC-Steuergerät für die dynamische Stabilitätskontrolle) weiter.
Alternativ oder zusätzlich zum Störsignalsensor 4 im Bereich der Befestigungsstelle des Beschleunigungssensors 2 kann ein Störsignalsensor 4' verwendet werden, der entfernt von der Befestigungsstelle des Beschleunigungssensors 2 angeordnet ist. Vorzugsweise kann ein derartiger Störsignalsensor 4' im Bereich von Verbindungsstellen von Karosserieteilen angeordnet sein, um Störsignale S2' zu erfassen, die aufgrund defekter Karosserieverbindungen entstehen.
Ferner kann auch anstelle eines Störsignalsensors 4; 4' oder zusätzlich zu einem solchen ein zweiter Beschleunigungssensor 2', der ein redundantes Beschleunigungssignal S1' liefert, verwendet werden.
Des Weiteren überwacht die Auswerteeinheit 5 oder eine andere Logik jedes Störsignal S2, S2' auf die Einhaltung eines definierten Störsignalschwellenwertes (der je nach Störsignalsensor und Einbauort verschieden sein kann). Bei Überschreitung eines solchen Störsignalschwellenwertes generiert die Auswerteeinheit 5 ein Warnsignal W und steuert mittels diesem eine Warneinrichtung 8 an. Ferner kann bei Überschreiten eines Störsignalschwellenwertes der betreffende (störbeeinflusste) Sensor 2 abgeschaltet und auf eine Notlaufstrategie mit definierten Zuständen umgeschaltet werden.

Claims

Verfahren zur Störeinflussbereinigung eines Sensorsignals (S1) bei einem Kraftfahrzeug, mit folgenden Verfahrensschritten: – erfassen des beschleunigungsabhängigen Sensorsignals (S1), – erfassen von zumindest einem durch Schwingungen in der Fahrzeugstruktur erzeugten Störsignal (S2, S2'), – Verknüpfung von Sensorsignal (S1) und Störsignal (S2, S2') zu einem bereinigten beschleunigungsabhängigen Sensorsignal (S10).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Störsignal (S2) Schwingungen im Fahrzeugstrukturbereich der Befestigungsstelle des, das beschleunigungsabhängige Sensorsignal (S1) liefernden, Beschleunigungssensors (2) erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Störsignal (S2') Schwingungen außerhalb des Fahrzeugstrukturbereichs der Befestigungsstelle des, das beschleunigungsabhängige Sensorsignal (S1) liefernden, Beschleunigungssensors (2) erfasst werden – insbesondere Schwingungen im Fahrzeugstrukturbereich von Verbindungsstellen von Fahrzeugkarosserieteilen erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines definierten Störsignalschwellenwertes ein akustisches und/oder ein optisches und/oder ein haptisches Warnsignal generiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines definierten Störsignalschwellenwertes jeder störsignalbehaftete Sensor (2) abgeschaltet und auf eine Notlaufstrategie mit definierten Betriebszuständen umgeschaltet wird.
Vorrichtung zur Störeinflussbereinigung eines beschleunigungsabhängigen Sensorsignals (S1) bei einem Kraftfahrzeug, mit – einem ein beschleunigungsabhängiges Sensorsignal (S1) liefernden Beschleunigungssensor (2), – einem ein durch Schwingungen in der Fahrzeugstruktur erzeugten Störsignal (S2, S2') liefernden Störsignalsensor (4, 4'), – und einer Auswerteeinheit (5) zur Verknüpfung von Sensorsignal (S1) und Störsignal (S2, S2') zu einem von Störsignalen bereinigten beschleunigungsabhängigen Sensorsignal (S10).
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Störsignalsensor (4) im Fahrzeugstrukturbereich der Befestigungsstelle des, das beschleunigungsabhängige Sensorsignal (S1) liefernden, Beschleunigungssensors (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der beziehungsweise ein Störsignalsensor (4') außerhalb des Fahrzeugstrukturbereichs der Befestigungsstelle des, das beschleunigungsabhängige Sensorsignal (S1) liefernden, Beschleunigungssensors (2) angeordnet ist -insbesondere im Fahrzeugstrukturbereich von Verbindungsstellen von Fahrzeugkarosserieteilen angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warneinrichtung (8) vorhanden ist, die bei Überschreiten eines definierten Störsignalschwellenwertes ein akustisches und/oder ein optisches und/oder ein haptisches Warnsignal generiert.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, dass der Störsignalsensor (4, 4') im Vergleich zum Beschleunigungssignalsensor (2) derart ausgebildet ist, dass er zur Erfassung von hochfrequenten Schwingungen geeignet ist.