DE102005048547A1

DE102005048547A1 - Sensor, Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln und Verfahren zur Verarbeitung von aufeinander folgenden Sensorwerten

Info

Publication number: DE102005048547A1
Application number: DE200510048547
Authority: DE
Inventors: Heiko Freienstein; Matthias Wellhoefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-12

Abstract

Es wird ein Sensor bzw. ein Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (rhs) bzw. ein Verfahren zur Verarbeitung von aufeinander folgenden Sensorwerten vorgeschlagen. Kennzeichnend ist, dass der Sensor mit einem jeweiligen Sensorwert einen Zählerwert überträgt, so dass das Steuergerät in der Lage ist, festzustellen, ob die aufeinander folgend empfangenen Sensorwerte auch aufeinander folgend gemessen wurden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor, ein Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln und ein Verfahren zur Verarbeitung von aufeinander folgenden Sensorwerten nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.

Aus DE 1 01 49 332 A1 ist es bereits bekannt, dass Daten von Sensoren zu einem Steuergerät übertragen werden. Dabei weist der Sensor einen Senderbaustein neben einem Sensierungselement und einer Messwerteelektronik auf.

Offenbarung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Sensor bzw. das erfindungsgemäße Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung von aufeinander folgenden Sensorwerten haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die Verknüpfung eines Sensorwerts mit einem Wert eines Zählers eine einfache Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Sensors ermöglicht wird.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass ein Sensor mit einem internen Zähler ausgestattet wird. Dieser Zähler kann beispielsweise im Sendebaustein des Sensors untergebracht werden, der die Sensorwerte in ein Übertragungsprotokoll kodiert. Dabei wird jetzt einem Sensorwert eine Zahl, also ein Wert des Zählers, zugewiesen. Wurde ein Sensorwert gesendet, wird der Zähler um 1 erhöht. Dieser Wert wird dem Sensorwert mitgegeben, entweder dem Datenwort vorangeschickt, danach versendet oder direkt mit in das Datenwort integriert wird, wie es im Nachfolgenden beschrieben wird. Der Zähler wird außerdem automatisch zurückgesetzt, wenn sein Maximum erreicht worden ist. Damit kann mit kleinen Zahlen gearbeitet werden, so dass für den Wert des Zählers nur wenig Bandbreite bereitgestellt werden muss.

Anhand des Zählerwerts im Datenwort kann nun das Steuergerät eindeutig erkennen, ob der darauf folgende Sensorwert wirklich der darauf folgend gesendete und gemessene Wert ist oder ob ein Wert übersprungen oder ein Sensorwert doppelt genommen wurde.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Sensors bzw. Steuergerät bzw. Verfahrens zur Verarbeitung von aufeinander folgenden Sensorwerten möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass der Sendebaustein den Wert als eine Signalpegelhöhe oder als eine Flankensteilheit oder einer Bitbreite oder einer Wortlänge oder als eine Prüfsumme oder in wenigstens einem Statusbit codiert. Diese und andere Möglichkeiten gibt es, um den Wert des Zählers zu codieren. Bei der Codierung über die Flankensteilheit wird folgendermaßen vorgegangen: Jedes Datenwort besitzt eine unterschiedliche Flankensteilheit entweder nur für das erste Datenbit oder besser für alle Bits des Datenworts. Um die Flankensteilheit der Bits zu bestimmen und zu unterscheiden, kann man beispielsweise verschiedene Hochpass-Glieder verwenden. Die Flankensteilheit ist jedoch ein analoges Kriterium, weshalb zur Unterscheidung unterschiedlicher Codierungen Toleranzintervalle vorgeben muss. Unter Prüfsummen wird hier die CRC (Cyclic Redundancy Check) und Checksummen verstanden. Damit ist es möglich, den Wert des Zählers übertragungseffizient zu codieren, da dabei sowieso vorgesehene Übertragungssymbole neu codiert werden.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass der Sensor als Aufprallsensor außerhalb eines Steuergeräts zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln konfiguriert wird. Dabei handelt es sich um die sogenannten peripheren oder auch Assistenzsensoren genannten Aufprallsensoren, die meist Beschleunigungssensoren sind, wobei aber auch Druck oder Temperatur oder andere Verformungssensoren dafür verwendet werden können. Auch Umfeldsensoren wie Ultraschall, Radar, Lidar und/oder Video können hier verwendet werden. Für diese Sensoren ist es besonders wichtig, dass das Steuergerät deren Funktionsfähigkeit überprüfen kann, da eine sonstige Verbindung zu diesen Sensoren zum Steuergerät und deren Prozessor nicht vorliegt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche ausgelagerten Sensoren beschränkt, sie kann auch für Sensoren verwendet werden, die sich innerhalb des Steuergeräts befinden. Auch eine Sensorplattform kann dafür verwendet werden. Neben der meist bei den peripheren Sensoren verwendeten asynchronen Übertragung zum Steuergerät ist es auch möglich, dass die Erfindung bei einer synchronen Datenübertragung, also insbesondere bei einer Busdatenübertragung oder zumindest einer Übertragung, die durch das Steuergerät gesteuert wird, verwendet wird.

Vorteilhafter Weise steuert der Prozessor eine Anzeige an, wenn der Prozessor anhand der Werte der Zähler bemerkt, dass eine Fehlfunktion des Sensors vorliegt. Die Anzeige kann in Form einer Warnlampe ausgebildet sein. Es ist jedoch möglich, auch auf einem Display eine entsprechende Anzeige vorzunehmen. Dieses Display kann das eines Bordcomputers oder eines Navigationsgerätes sein.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Bewertung, ob die Werte der Zähler so sind wie erwartet oder nicht, sich aus einer Differenzbildung von aufeinander folgend übertragenen Werten des Zählers ergibt, wenn diese Differenz mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird. Anhand des Unterschieds zwischen dem Schwellenwert und dem Differenzwert ergibt sich, ob es ein erwarteter Wert des Zählers ist, der empfangen wurde oder ob ein Wert doppelt oder gar nicht oder übersprungen wurde. In Abhängigkeit davon wird entschieden, ob der Sensorwert der diesen Zählerwert als Begleiter hat im Ansteuerungsalgorithmus für die Personenschutzmittel verwendet wird oder nicht. Insbesondere ist es hier möglich, anstatt den empfangenen Sensorwert zu nehmen, auch eine Inter- oder Extrapolation vornehmen zu können. Dafür sind im Prozessor, der meist als Microcontroller ausgebildet ist, dann geeigneter Algorithmen vorhanden, beispielsweise um eine Spline-Interpolation vornehmen zu können.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ein erstes Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Sensors bzw. Steuergeräts, 2 ein zweites Blockschaltbild der Erfindung, 3 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, 4 ein erstes Beispiel, wie der Wert des Zählers übertragen wird, 4 ein zweites Beispiel und 5 ein drittes Beispiel.

Beschreibung

In Kraftfahrzeugen wird eine Vielzahl von Sensoren eingebaut, von denen sehr viele für die aktive und passive Sicherheit herangezogen werden, beispielsweise Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren, Körperschallsensoren und Drucksensoren zur Crashsensierung. Aber auch Reifendrucksensoren, Wankratensensoren, Temperatursensoren für ESP, ASR, AWS sowie Ultraschallsensoren, Videosensoren, eine Gewichtssensorik, Radar und Lidar werden verwendet.

Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Sensoren ist es wichtig zu wissen, ob der übertragene Sensorwert von einem peripheren Sensor noch gültig ist bzw. von welchem Zeitdatum er stammt, da die Auslöseentscheidung oftmals nur auf sehr wenigen Sensorwerten beruht. Daher ist jeder Sensorwert wichtig und darf nicht verloren gehen. Dies gilt insbesondere bei Seitencrashes. Periphere Aufprallsensoren kommunizieren heutzutage typischerweise asynchron, aber auch eine synchrone und synchronisierte Kommunikation ist bekannt, um die Robustheit der Datenübertragung noch zu erhöhen.

Heutige Sensoren verfügen über verschiedene Diagnosemöglichkeiten, die beispielsweise einen Defekt in der Elektronik oder im Sensorelement selbst erkennen, einen Fehler qualifizieren und diesen statt mit dem eigentlichen Sensorwert an das Steuergerät übersenden, das dann den Fehlercode identifiziert und üblicherweise die Sensorik deaktiviert.

Es sind jedoch auch Fehler denkbar, die nicht auf herkömmliche Weise entdeckt werden, so dass der Sensor weiterhin einen Sensorwert statt eines Fehlercodes an das Steuergerät übermittelt, obwohl dieses Signal eigentlich unplausibel erscheint. Im Ansteuerungsalgorithmus wird dieser falsche Signalwert ganz normal verarbeitet, was zu einem Fehlverhalten des Systems führen kann. Es kann insbesondere bei asynchroner Kommunikation dazu kommen, dass Sensorwerte einfach verschluckt werden oder dass bei der Abtastung durch die ECU einzelne Werte mehrfach verwendet werden und fälschlicherweise sequenziell in den Algorithmus wie zwei aufeinander gemessene Werte eingehen. Ein peripherer Sensor misst mit seinem internen Takt ständig und sendet die Daten einfach im eigenen Takt an das Steuergerät. Das Steuergerät holt die empfangenen Daten mit einer anderen Abtastrate aus dem Speicher der Empfängerbausteine, weshalb verschiedene Abtastvariationen möglich sind, die eine schlechtere Robustheit des Gesamtsystems verursachen. Selbst bei synchroner Kommunikation kann man nie sicher sein, ob man ein Datum verloren hat oder ob der Sensor hängt, das heisst er sendet immer mit nur dem selben letzten Wert den er gemessen hat, der aber plausibel und gültig ist.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, den Sensorwert mit einem Wert eines sensorinternen Zählers zu koppeln, so dass das Steuergerät dann prüfen kann, ob der übertragene Sensorwert immer derselbe ist oder ob ein Sensorwert übersprungen wurde.

1 zeigt in einem ersten Blockschaltbild den erfindungsgemäßen Sensor BS, der über eine Leitung 12 mit einem Steuergerät SG verbunden ist. Der Einfachheit halber ist hier lediglich ein Sensor dargestellt. Es ist jedoch möglich, dass mehr Sensoren an das Steuergerät SG angeschlossen sind. Auch eine Busverbindung der erfindungsgemäßen Sensoren ist möglich. Der Sensor BS ist hier als Beschleunigungssensor ausgebildet. Wie oben dargestellt, können jedoch auch andere Sensortypen verwendet werden. Mit dem Sensorelement 10, wie er mikromechanisch ausgebildet, wird die Beschleunigung aufgenommen und in ein elektrisches Signal übersetzt. Dieses elektrische Signal wird im Sensierungselement 10 verstärkt und digitalisiert, so dass dann der Logikbaustein 11 eine entsprechende Umformatierung für den Senderbaustein S vornehmen kann. Der Sendebaustein S fügt dem Sensorwert einen Wert eines Zählers C hinzu. Der Zähler C wird über den Logikbaustein 11 gesteuert, der den Zähler C beim Erreichen des Maximalwerts zurücksetzt. Es ist möglich, dass auch der Logikbaustein 11 bereits den Wert des Zählers mit dem Sensorwert verknüpft. Der Logikbaustein 11 kann in einer Weiterbildung auch eine Vorverarbeitung der Sensorwerte vornehmen, beispielsweise im Vergleich mit einer Rauschschwelle. Der Senderbaustein S übermittelt dann über eine Strommodulation in einem Manchesterprotokoll den Sensorwert mit dem Zähler. Dies geschieht über die Leitung 12. Über einen Schnittstellenbaustein IF wird diese Datenübertragung vom Steuergerät SG empfangen. Der Schnittstellenbaustein IF als elektronischer Baustein mit verschiedenen elektronischen Bauelementen formatiert die Daten, die vom Sensor BS kommen, um in ein internes Protokoll, beispielsweise für den SPI, den Serial Peripherial Interface-Bus. Mit diesem Protokoll überträgt der Interface-Baustein IF die vom Sensor stammenden Daten BS an den Microcontroller μC. Der Microcontroller μC wertet nun zunächst den Zählerwert aus, indem er beispielsweise eine Differenz bildet mit dem vorangegangenen Zählerwert um zu erkennen, ob es sich tatsächlich hier um den nachfolgenden Sensorwert handelt. Ist das der Fall, dann kann der Microcontroller μC mit dem Sensorwert den Ansteueralgorithmus berechnen und bestimmen, ob er die Personenschutzmittel RHS ansteuern muss. Bei den Personenschutzmitteln RHS handelt es sich beispielsweise um Airbags, Gurtstraffer oder Überrollbügel oder auch um Fussgängerschutzmittel. Sollte es zu einer Ansteuerung dieser Personenschutzmittel kommen, bedient sich dabei der Microcontroller μC einer Zündkreisansteuerung FLIC, die die Zündkreise entsprechend aktiviert. Weitere in einem Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln üblichen Bauelemente sind hier der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Ergibt jedoch die Auswertung des Zählerwerts durch den Microcontroller μC, dass es sich hier nicht um den nachfolgenden Sensorwert handelt, sondern beispielsweise um den gleichen Wert noch einmal oder um einen übersprungenen Sensorwert, also das heisst, dass der aktuelle Sensorwert noch nicht gekommen ist, dann schreitet eine Fehlerbehandlung des Microcontrollers μC ein. Beispielsweise kann der Microcontroller μC den fehlenden Sensorwert durch Extra- oder Interpolation ermitteln und damit dann den Auslösealgorithmus rechnen. Zur Bestimmung der Interpolation weist der Microcontroller μC entsprechende Algorithmen auf. Der Microcontroller μC kann jedoch auch den Sensorwert völlig verwerfen, beispielsweise wenn erkannt wird, dass der Sensorwert darauf hindeutet, dass der Sensor nicht mehr korrekt funktioniert. Denn anhand des Zählerwertes im Datenwort kann das Steuergerät SG und damit der Microcontroller μC eindeutig erkennen, ob der darauf folgende Wert wirklich der darauf folgende gesendete und gemessene Wert ist oder ob ein Wert übersprungen oder einer doppelt angenommen wurde. Das Steuergerät SG überprüft einfach bevor die Werte in den Algorithmus gehen auf die Differenz der Zählerwerte zweier aufeinander folgender Sensordaten. Ist die Differenz genau 1, so ist alles in Ordnung, der zweite Sensorwert ist tatsächlich der darauf folgende und kann im Algorithmus direkt verarbeitet werden. Ist die Differenz genau 0, so wurde derselbe Wert nochmals abgeholt, er besitzt kein neueres Datum, sollte erstmal nicht direkt in den Algorithmus gelangen. Ist die Differenz längere Zeit 0, z. B. 5 bis 10 mal, so hängt der Sensor, er sendet nur noch einen alten Wert oder die Kommunikation ist aus irgendwelchen Gründen hängen geblieben, so dass eine Anzeige dis vom Microcontroller μC aktiviert werden sollte und der Sensor deaktiviert oder neu gestartet werden sollte. Neben einer Anzeige dis ist es auch möglich, eine Warnlampe anzusteuern.
Ist die Differenz größer als 1, so wurde ein Wert übersprungen. Statt den Wert direkt in den Algorithmus zu leiten, kann man z.B. eine Interpolation zwischen diesem Wert und dem letzten Wert als Ersatzwert im Algorithmus verarbeiten. Alternativ zu einer Interpolation ist auch eine Extrapolation möglich. Insbesondere auch wenn die Zählerdifferenz gleich 0 ist und keine neueren Werte mehr empfangen werden.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensors und des erfindungsgemäßen Steuergeräts SG. Der Sensor ist nunmehr im Steuergerät SG integriert und weist ein Sensorelement 20 mit integrierter Elektronik auf einen Logikbaustein 21, der die Daten zum Microcontroller μC überträgt und einen Zähler C, dessen Datum mit dem Sensor zum Microcontroller μC übertragen wird. Wie oben dargestellt, wird in Abhängigkeit von dem Zählerwert der Microcontroller μC bestimmen, ob er die Personenschutzmittel RHS über die Zündkreisansteuerung FLIC ansteuern darf, und zwar in Abhängigkeit von der Auswertung des Sensorwerts oder ob er einen Fehler anzeigen muss und dies über die Anzeige DIS bzw. die Warenlampe durchführen muss.
3 zeigt in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. In Verfahrensschritt 300 werden die Sensorwerte mittels des Sensors BS erzeugt. In Verfahrensschritt 301 werden der Sensorwert zusammen mit dem dazugehörigen Wert des Zählers zum Microcontroller μC übertragen. In Verfahrensschrittt 302 erfolgt durch den Microcontroller die Überprüfung des Zählerwerts. Stellt der Microcontroller μC in Verfahrensschritt 303 fest, dass der Zählerwert in Ordnung ist und er auf den darauf folgenden Sensorwert hinweist, dann wird in Verfahrensschritt 304 der empfangene Sensorwert im Algorithmus verarbeitet. Wurde jedoch festgestellt, dass der Zählerwert nicht zum darauf folgenden Sensorwert gehören kann, dann bietet sich in Verfahrensschritt 305 an, diesen Sensorschritt auszulassen oder eine Inter- oder Extrapolation vorzunehmen, um diesen Sensorwert zu kompensieren. In Verfahrensschritt 306 wird dann auch noch eine Anzeige oder an eine Warnlampe angesteuert, um dem Fahrer mitzuteilen, dass ein Sensor defekt ist. Dies kann jedoch eine Option sein, anstatt ist es auch möglich, einen Neustart des Sensors zu versuchen.
4 zeigt ein erstes Beispiel, wie der Wert des Zählers direkt in das Datenpaket, mit dem der Sensorwert übertragen wird, integriert ist. Dabei ist das Feld 40, der Sensorwert und das Feld 41 hier mit C4 noch gekennzeichnet, der Zählerwert. Dies setzt sich fort mit den Datenfeldern 42, 44, 46, 48 und 400 und den Zählerwerten 43, 45, 47, 49 und 401. Der Zähler zählt hier jeweils nur von 1 bis 4 und wird dann wieder zurückgesetzt, und zwar durch den Logikbaustein.
5 zeigt ein weiteres Beispiel, wie der Zählerwert im Übertragungssignal des Sensorwerts codiert sein kann. Hier wird der Zählerwert durch den Pegel eingestellt. Soll der Zählerwert 1 dargestellt werden, wird nur der Level 1 als Amplitude für die zu übertragenden Daten gewählt, entsprechend die Level 2, 3 und 4 für die Zählerwerte 2 bis 4. Auch dann bei Data 5 wird der Zähler wieder zurückgesetzt und es wird im Level 1 übertragen.
6 zeigt eine weitere Alternative hier für eine synchrone Kommunikation, bei der die Amplituden der Synchronimpulse hier fett gezeichnet variieren und die dazugehörigen Daten die gleiche Höhe aufweisen wie oben beschrieben. Das heisst auch hier wird mit verschiedenen Signalpegeln gearbeitet. Es zeigt lediglich, dass auch bei einer synchronen Kommunikation das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der erfindungsgemäße Sensor bzw. das erfindungsgemäße Steuergerät anwendbar sind.

Claims

Sensor mit – einem Zähler (C) – einem Sendebaustein (S), der mit jedem Sensorwert einen Wert des Zählers sendet – einem Logikbaustein (11, 21) der den Zähler (C) zurücksetzt, wenn der Zähler seinen maximalen Wert erreicht hat.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendebaustein (S, 21) derart konfiguriert ist, dass der Sendebaustein (S, 21) den Wert als eine Signalpegelhöhe oder als eine Flankensteilheit oder als eine Bitreihe oder als eine Wortlänge oder als eine Prüfsumme oder in wenigstens einem Statusbit codiert.
Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Aufprallsensor außerhalb eines Steuergeräts zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln konfiguriert ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendebaustein (S) zur asynchronen Übertragung konfiguriert ist.
Steuergerät (SG) zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (rhs) mit – einem Prozessor (μC), der aufeinander folgende Sensorwerte empfängt, wobei der Prozessor (μC) zu jedem Sensorwert jeweils einen Wert eines Zählers empfängt und in Abhängigkeit von dem jeweiligen Wert den dazugehörigen Sensorwert bewertet und in Abhängigkeit von der Bewertung die Personenschutzmittel (RHS) ansteuert.
Steuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (μC) in Abhängigkeit von der Bewertung einer Anzeige (DIS) ansteuert.
Steuergerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (μC) die Bewertung derart durchführt, dass der Prozessor (μC) eine Differenz aus dem Wert und einem vergangen Wert bildet und die Differenz mit einem Schwellenwert vergleicht und in Abhängigkeit von diesem Vergleich den Sensorwert zur Bestimmung der Ansteuerung verwendet.
Verfahren zur Verarbeitung von aufeinander folgenden Sensorfährten, mit folgenden Verfahrensschritten: – die Sensorwerte werden jeweils mit Werten eines Zählers versehen (301) – die Sensorwerte werden in Abhängigkeit von den jeweiligen Werten verarbeitet (302 bis 306).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Werten von aufeinander folgenden Sensorwerten eine Differenz gebildet wird und die Differenz mit wenigstens einem Schwellenwert verglichen wird, wobei die Sensorwerte in Abhängigkeit von diesem Vergleich verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem jeweiligen Wert an der Anzeige (DIS) angesteuert wird.