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Die
Erfindung geht aus von einer Beschleunigungssensorik bzw. einem
Steuergerät
bzw. einem Verfahren zur Übertragung
von Beschleunigungswerten nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
DE 101 49 332 A1 ist
es bereits bekannt, Daten von wenigstens einem Sensor zu einem Steuergerät zu übertragen.
Dabei erfolgt eine digitale Übertragung
der digitalisierten Beschleunigungswerte.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Beschleunigungssensorik
bzw. das erfindungsgemäße Steuergerät bzw. das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Übertragung
von Beschleunigungswerten mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben
demgegenüber
den Vorteil dass durch die logarithmische Codierung der Beschleunigungsdaten
auch kleinere Ereignisse in Bezug auf die Beschleunigungsstärke wie
z.B. ein Fußgängeraufprall
sicher erkannt werden können.
Durch eine logarithmische Codierung werden insbesondere kleinere
Werte auf einen größeren Wertebereich übersetzt
d.h. gespreizt, während
größere Werte
gestaucht werden. Es ist insbesondere möglich die erfindungsgemäße Funktion
in der Beschleunigungssensorik bzw. im Steuergerät softwaretechnisch zu realisieren,
so dass keine zusätzliche
neue Hardware notwendig ist. Es ist jedoch auch möglich, die
logarithmische Codierung analog durchzuführen, beispielsweise durch
einen diskreten Schal tungsaufbau. Auch hier kann jedoch die Decodierung
softwaretechnisch im Steuergerät
erfolgen.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der in den
unabhängigen
Patentansprüchen
angegebenen Beschleunigungssensorik bzw. Steuergerät bzw. Verfahren
zur Übertragung
von Beschleunigungswerten möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die Beschleunigungssensorik in der Fahrzeugfront
angeordnet ist. Damit ist die Beschleunigungssensorik dafür geeignet,
einen Fußgängeraufprall
zu detektieren. Insbesondere können
dabei die Beschleunigungssensoren am Stoßfänger eingebaut werden, dass
sich dies als sehr vorteilhaft zur Detektion von einem Fußgängeraufprall
erwiesen hat. Die Beschleunigungssensoren können jedoch auch im Bereich
des Kuhlergrills eingebaut werden.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Es zeigen
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1 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Beschleunigungssensorik
als Blockschaltbild
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2 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Beschleunigungssensorik
als Blockschaltbild
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3 das
Gesamtsystem
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4 das
erfindungsgemäße Steuergerät als Blockschaltbild
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5 die
Platzierung der Beschleunigungssensorik im Fahrzeug und
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6 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung
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Im
Personenschutz bei Kraftfahrzeugen also Airbags. Gurtstraffern,
Fußgängerschutzmittel, Überrollbügel werden
insbesondere Beschleunigungssensoren eingesetzt, die an ver schiedenen
Stellen im Fahrzeug eingebaut sind, um die kinematischen Daten des
Fahr- zeugs aufzunehmen und einem Steurgerät zur Ansteuerung der Personenschutzmittel
zu Verfügung
zu stellen. Hierbei sind die Zuverlässigkeit, die Leistungsfähigkeit
und die Auflösung
der Beschleunigungswerte wichtige Parameter. Wegen der zeitlichen
und wirtschaftlichen Randbedingung ist die Anzahl der Bits je Beschleunigungswert
und Übertragung
begrenzt. Um dieses Problem zu lösen,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die Beschleunigungswerte logarithmisch zu codieren, um die durch die
Beschleunigungssensoren ermittelten Daten optimal aufzubereiten.
Insbesondere ist es durch die erfindungsgemäße Lösung möglich, bei kleineren Beschleunigungen
eine höhere
Auflösung
zu erreichen als bei größeren Beschleunigungen.
Insbesondere beim Fußgängerschutz
ist es notwendig, kleine Beschleunigungswerte hoch auflösend auswerten
zu können.
Diese Anforderung wird in Zukunft drastisch zunehmen. Dabei werden
auch teilweise die gleichen Sensoren für die Fußgängersensierung und für die allgemeine
Unfallerkennung verwendet. Erfindungsgemäß wird eine Beschleunigungssensorik
vorgeschlagen, die die gemessenen Beschleunigungswerte logarithmisch
codiert und ein entsprechendes Steuergerät mit den die Beschleunigungssensorik beispielsweise über Leitungen
verbunden ist, dass die logarithmisch codierten Beschleunigungswerte decodiert
und dann in einem Al-gorithmus
zur Ansteuerung der Personenschutzmittel auswertet. Weiterhin wird
ein erfindungsgemäßes Verfahren
vorgeschlagen, dass das Zusmmenwirken der Beschleunigungssensorik
und des Steuergeräts
beschreibt.
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1 zeigt
in einem ersten Blockschaltbild die erfindungsgemäße Beschleunigungssensorik. Ein
Sensorelement, dass mikromechanisch nach dem Stand der Technik hergestellt
ist, ist hier durch das Bezugszeichen 10 repräsentiert
und liefert beispielsweise durch eine kapazitive Messung einen Messwert,
der der gemessenen Beschleunigung entspricht, der dann von einem
Messverstärker 11 verstärkt wird
um einem Analog-Digitalwandler 12 zugeführt zu werden, der den verstärkten Beschleunigunsmessert
digitalisiert. Der so digitalisierte Beschleunigungsmesswert wird
dann im Codierer 13 logarithmisch codiert. Für die logarithmische
Codierung kann beispielsweise der natürliche Logarithmus oder der
dekadische oder ein anderer Logarithmus verwendet werden. Das nunmehr
logarithmisch codierte Beschleunigungssignal wird dann vom Übertragungsbaustein 14 über eine
Leitung 15 zum Steuergerät übertragen. Der Codierer 13 kann
als Software oder als Schaltwerk realisiert sein. Es ist jedoch möglich, den
Codierer 13 auch als Schaltung herzustellen. Dabei kann
dann eine exponentielle Kennlinie. beispielsweise einer Diode oder
eines Transistors zu Codierung verwendet werden.
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Das
Messelement 10, dass mikromechanisch hergestellt ist, kann
mit dem Messverstärker 11 und
dem Analog-Digitalwandler 12 in einem integrierten Schaltkreis
kombiniert sein. Der Codierer 13 kann auf einem Rechenwerk,
beispielsweise einem kleinen Prozessor in der Beschleunigungssensorik
als ein Softwareelement realisiert sein. Der Übertragungsbaustein 14 kann
hier lediglich als Senderbaustein ausgeführt sein, um eine unidirektionale Übertragung
von der Beschleunigungssensorik zum Steuergerät zu ermöglichen. Alternativ ist es
jedoch möglich,
eine bidirektionale Übertragung über die
Leitung 15 vorzusehen, so dass auch Daten vom Steuergerät empfangen
werden können.
Insbesondere ist es möglich,
dass mehrere Beschleunigungssensoriken, wie hier dargestellt, an
einer Leitung angeschlossen sind, so dass ein Bus vorliegt. Dabei
kann dann vorzugsweise das Steuergerät der Busmaster sein. Anstatt
einer drahtgebundenen Übertragung
ist auch eine optische Lichtwellenleiterübertragung oder gar eine Funkübertragung
möglich.
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2 zeigt
eine Alternative zur Ausführungsform nach 1.
Nunmehr ist das Messelement 20 wiederum an einem Messverstärker 21 angeschlossen, der
aber nun direkt das analog verstärkte
Beschleunigungssignal, einem Codierer 22 zuführt und
das erst nach der Codierung eine Analog-Digitalwandlung im Analog-Wandler 23 durchgeführt wird.
Das so digitalisierte Signal wird dann einem Übertragungsbaustein 24 zugeführt, der
das Beschleunigungssignal über
die Leitung 25 zu einem Steuergerät überträgt.
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Der
Codierer 22 kann hier als Schaltung aufgebaut sein oder
in einem integrierten Schaltkreis kompakt realisiert sein, um die
Beschleunigungsmesswerte bereits im analogen Zustand logarithmisch
zu codieren. Dies kann zu einer schnelleren Codierung als die Softwarevariante
führen.
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In
einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass neben den logarithmisch
codierten Beschleunigungswerten auch die linearen Beschleunigungswerte
parallel oder nacheinander übertragen
werden. Die linearen Beschleunigungswerte können beispielsweise anderen
Steuergeräten
wie für
eine Fahrdynamikregelung oder einem Bremsassistenten zur Verfügung gestellt
werden. Alternativ ist es möglich,
dass auch das Steuergerät
zur Ansteuerung der Personenschutzmittel selbst die linearen Beschleunigungswerte
nach der Decodierung zu diesen weiteren Steuergeräten weiter überträgt.
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3 zeigt
das Gesamtsystem aus einer Beschleunigungssensorik 30,
die über
eine Leitung 31 mit einem Steuergerät 32 verbunden ist. Über die
Leitung 31 werden die logarithmisch codieren Beschleunigungssignale
an das Steuergerät 32 übertragen, dass
diese dann decodiert und in einem Algorithmus zur Ansteuerung von
Personenschutzmitteln auswertet. In Abhängigkeit von dieser Auswertung
werden dann an das Steuergerät 32 angeschlossene
Personenschutzmittel 33 angesteuert. Neben den Daten der
Beschleunigungssensorik 30, die hier nur als ein Block
dargestellt ist, wobei auch mehrere Beschleunigungssensoriken vorliegen
können,
werden auch andere Sensorwerte aus der Sensorik 34 vom
Steuergerät 32 verwendet.
Dabei kann es sich beispielsweise um einen Innenraumsensor oder
auch um eine Umweltsensorik, die Videosensoren, Radarsensoren und/oder
Ultraschallsensoren aufweist, handeln.
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4 zeigt
in einem Blockschaltbild den Aufbau bezüglich der Erfindung eines Steuergeräts. Über die
Leitung 40 werden die logarithmisch codierten Beschleunigungswerte
von der Beschleunigungssensorik empfangen. Dazu wird ein Empfangsbaustein 41 verwendet.
Hier erfolgt wiederum eine Verstärkung,
um die empfangenen Messwerte für
die weitere Verarbeitung aufzubereiten. Auch Fehlerprotokolle können hier
ablaufen, um Übertragungsfehler zu
korrigieren. Die immer noch logarithmisch codierten Beschleunigungswerte
werden einem Decodierer 42 zugeführt. Dieser Decodierer 42 wandelt
die logarithmisch codierten Beschleunigungswerte wieder zu linearen
Beschleunigungswerten um. Wird also beispielsweise ein natürlicher
Logarithmus zur logarithmischen Codierung verwendet, dann wird nunmehr eine
Exponentialfunktion zur Decodierung verwendet. Die so decodierten
Beschleunigungswerte können
dann vom Decodierer 42 einem Algorithmus 43 zugeführt werden,
der daraus auch in Kombination mit anderen Messwerten bestimmt,
ob Personenschutzmittel insbesondere auch Fußgängerschutzmittel angesteuert
werden müssen.
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5 zeigt
die Platzierung der erfindungsgemäßen Beschleunigungssensoren
und des erfindungsgemäßen Steuergeräts im Fahrzeug.
Ein Fahrzeug 51 weist Beschleunigungssensoren 52 und 53 im
Bereich der Fahrzeugfront auf. Diese können insbesondere in unmittelbarer
Nähe zum
Stoßfänger angeordnet
sein. Weiterhin ist eine Beschleunigungssensorik auf dem Fahrzeugtunnel 54 vorhanden,
um Beschleunigungen zumindest in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung
aufnehmen zu können.
Hier ist auch eine Aufnahme von Beschleunigungen in Fahrzeugvertikalrichtung
möglich,
was auch für
die Beschleunigungssensoren 52 und 53 gelten kann. Die
Daten werden dann einem Steuergerät 55 zugeführt, dass
derart im Fahrzeug platziert werden kann, beispielsweise auch im
Bereich des Kofferraums als Einsteckkarte, dass es einfach zu platzieren
ist und keinen unnötigen
Bauraum beansprucht.
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In 6 ist
einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. Im
Verfahrensschritt 60 wird mittels des Elements 10 also
beispielsweise einer Sensormembran die Beschleunigung aufgenommen
und mechanisch, elektrisch gewandelt, so dass Spannungswert beispielsweise
vorliegt. Dieser Spannungswert, die gemessene Beschleunigung repräsentiert,
wird wie oben dargestellt verstärkt
und digitalisiert. Dies erfolgt im Verfahrensschritt 61.
Im Verfahrensschritt 62 folgt dann die logarithmische Codierung.
Im Verfahrensschritt 63 wird dann das so logarithmisch
codierte Beschleunigungssignal über
die Leitung zwischen der Beschleunigungssensorik und dem Steuergerät vom Übertragungsbaustein 14 bzw. 24 übertragen.
im Steuergerät
wird dann im Verfahrensschritt 64 der Beschleunigungswert
empfangen und decodiert. Im Verfahrensschritt 65 schließlich wird
der decodierte Beschleunigungswert in einem Algorithmus zur Ansteuerung von
Personenschutzmitteln weiterverarbeitet.