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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Erhöhung der Datenübertragungsrate und/oder der Datenübertragungssicherheit, insbesondere für ausgewählte Sensorinformationen bei Systemen mit einer Vielzahl von Sensorinformationen, in einem Kraftfahrzeug.
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Zur Verbesserung der Sicherheit im Straßenverkehr werden Insassenschutzsysteme, die ein Steuergerät mit einem oder mehreren Sensoren sowie dazugehörige Rückhaltemittel umfassen, fortlaufend verbessert, damit bei einem Unfall ein optimaler Schutz für die Insassen gewährleistet werden kann. Eine Verbesserung der Schutzwirkung wird insbesondere dadurch erreicht, indem die Anzahl der am System beteiligten Sensoren sowie die dazugehörenden Rückhaltemittel (z. B. jegliche Art von Airbags) ständig erhöht wird, sowie die Autarkiezeit-Anforderungen für das Insassensystem, insbesondere wenn diese eine Überrollschutzfunktion zu erfüllen hat, zunehmend verlängert werden. Ergänzt werden diese Leistungsanforderungen zudem, indem zukünftig das Insassenschutzsystem zusätzliche Funktionen, wie beispielsweise eine Fußgängerschutzfunktion (Verkehrteilnehmerschutzfunktion), mit abzudecken/zu erfüllen hat.
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Durch die ständig steigenden Anforderungen an die Insassenschutzsysteme, ist es unumgänglich, dass die Insassenschutzsysteme immer mehr an Bauraum-Volumen benötigen, damit die zur Funktion erforderlichen elektronischen Komponenten/Bauteile, insbesondere die Kondensatoren zur Energiespeicherung, im Gehäuse des Insassenschutzsystem untergebracht werden können. Diese Entwicklung, bzgl. des zunehmenden Bauraum-Volumenbedarfs ist jedoch im besonderen bei den Insassenschutzsystemen sehr störend, da diese Systeme an dafür prädestinierte Positionen im Fahrzeug, vorzugsweise auf dem Tunnel (wegen der dort sehr guten Signalankopplung), montiert werden müssen, an diesen der verfügbare Bauraum ohnehin sehr begrenzt ist.
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Aus diesem Grunde ist der Entwicklungstrend dazu übergegangen, gewisse Funktionen aus dem zentralen Steuergerät auszulagern, bzw. verteilte Systeme zu. entwickeln, um an den prädestinierten stark begehrten Tunnel-Position im Fahrzeug, ansatzweise eine Entspannung herbeiführen zu können.
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Es sind bereits zahlreiche Insassenschutzsysteme im Einsatz, die ein Steuergerät mit zentral angeordnetem Sensor und ergänzt durch weitere Sensoren, den sogenannten Assistenzsensoren aufweisen. Die Assistenzsensoren, Satellitensensoren oder ausgelagerten Sensoren sind hierbei meist funktionsbedingt in der Nähe der Karosserie (Außenhaut) des Fahrzeugs angebracht. Sie werden je nach spezifischer Aufgabe im Fahrzeug angeordnet. Zur schnellen Erkennung eines Frontalaufpralls werden beispielsweise Assistenzsensoren in der Nähe der Fahrzeugfront angebracht, die als Upfrontsensoren bezeichnet werden. Zur schnellen Erkennung eines Seitenaufpralls werden beispielsweise Assistenzsensoren in der Nähe der Fahrzeugseite angebracht, wie zum Beispiel im Türbereich; diese Sensoren werden Seitensensoren genannt.
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Ein derartiges System kann beispielsweise der Schrift
DE 44 25 846 A1 entnommen werden, welche ein Verfahren zur Auslösung von Seitenairbags einer Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge offenbart, bei diesem die Informationen des/der zentral im Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensor/s/en mit den Informationen von Seitensatelliten verknüpft werden, um aus der verknüpften Auswertung der Informationen ein Auslösesignal bzw. eine Auslöseentscheidung abzuleiten.
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Aus der
DE 195 38 337 C2 ist ein sogenanntes verteiltes Sicherheitssystem für Fahrzeuge zur Personenbeförderung bekannt, bei diesem zumindest zwei Sicherheitseinrichtungen, mit einer entsprechenden Anzahl von identischen Schaltungskomponenten (Auslöseeinheiten) vorhanden sind, von denen jede im Bedarfsfall eigenständig ein Auslösesignal an die zugeordnete Sicherheitseinrichtung abgeben kann, um im Anforderungsfall (Crash) eine. Aktivierung der zugeordneten Schutzeinrichtung zu erwirken.
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Aus der Schrift
DE 102 48 456 A1 ist ein gattungsgemäßes Fahrzeugkommunikationssystem bekannt, bei dem verschiedene ECUS mit einer Stromversorgungsleitung verbunden sind, um über die Stromversorgungsleitung miteinander zu kommunizieren, wobei die ECUs ferner mit einer Kommunikationsleitung verbunden sind, um miteinander über zwei Systeme, gemäß der Stromversorgungsleitung und einer Kommunikationsleitung zu kommunizieren, mit dem Ziel, die Zuverlässigkeit zu verbessern, während die Zahl der Leitungen reduziert werden kann.
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Aus der
DE 196 19 117 A1 ist Steuersystem für ein Sicherheitssystem für ein Fahrzeug bekannt, bei diesem eine Zentraleinheit mit einer Mehrzahl von peripheren Modulen verbunden ist. Erfindungsgemäß wird bei dieser Schrift das Problem der ständig steigenden Merkmals-Anforderungen und des begrenzten Bauraum-Volumens eines zentralen Steuergerätes, dadurch gelöst, indem das Sicherheitssystem als dezentrales Steuersystem vorgeschlagen wird, bei diesem die Endstufen zur Auslösung eines Airbags oder eines Gurtstraffers direkt am Ort des Airbags oder des Gurtstraffers als peripheres Modul des Steuersystems angeordnet sind. Der zentralen Steuereinheit des Steuersystems für derartige Sicherheitssysteme liegt hierbei zu Aufgabe zu Grunde, die von einem oder mehreren Beschleunigungsaufnehmern zugeführten Beschleunigungssignale zu erfassen und zu verarbeiten, um im Falle eines Unfalls die entsprechenden Auslösesignale zu den einzelnen als periphere Module ausgebildeten Endstufen des Sicherheitssystems zu senden, so dass die einzelnen personenschützenden betätigt werden können.
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Aus der
DE 37 37 554 A1 ist eine Anordnung zum Insassenschutz bei Fahrzeugen bekannt, bei dieser eine Vernetzung von mehreren Steuergeräten vorgestellt wird. Die Vernetzung dient hierbei insbesondere der Steigerung der Zuverlässigkeit hinsichtlich der Bewertung einer Auslöseentscheidung der Insassenschutzeinrichtung, die dadurch erzielt wird, indem dem Airbag-Steuergerät zur Bewertung einer Auslöseentscheidung, auch Werte von einem ABS-System bezüglich des Bremsmanövers, bzw. die Drehzahländerung an den Rädern, zur Berücksichtigung zur Verfügung gestellt werden.
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All diese Systeme weisen jedoch den Nachteil auf, dass mittels dieser Sicherheitssysteme, bestehend aus einem Zentralgerät und mindestens zu jeder Seite jeweils einen zugeordneten ausgelagerten Assistenzsensor, bzw. aus einem Zentralgerät und einer Vielzahl von peripheren Modulen, oder realisiert als vernetztes Sicherheitssystem, die prädestinierte stark begehrte Tunnel-Position im Fahrzeug noch nicht genügend stark entlastet werden kann, bzw. bei den verteilten Systemen sich der Nachteil einstellt, dass die Sensierung der Beschleunigungssignale überhaupt nicht an der dafür prädestinierten Tunnel-Position im Fahrzeug stattfindet.
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Aus diesem Grunde wurde von der Anmelderin in der Schrift
DE 10 2004 007 849 A1 ein Insassenschutzsystem vorgestellt, bei diesem die Sensorik (Sensoren/Beschleunigungssensoren) auf der Tunnelposition angeordnet ist/sind, und die restliche Elektronik (Auswerteeinheit, Endstufen, ...) des Insassenschutzsystems an einem von der Sensorik abweichendem Montageort angeordnet ist.
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Bedingt durch zusätzliche Funktionalitäten, wie einer Überrollfunktionalität, und der Kombination von Insassenschutzsystem mit den ABS- und ESP-Systemen, zeigt der Trend, dass zukünftig mehrere Sensoren, wie Beschleunigungssensoren, Drehraten- bzw. Gierratensensoren für jede Fahrzeugachse, zu einem sogenannten Sensor-Cluster zusammengefasst werden, um diese kompakte Sensorik-Kombination an der Tunnelposition positionieren zu können.
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Da es sich bei den genannten Applikationen um sicherheitskritische Anwendungen handelt, ist es von größter Bedeutung, dass die Datenübertragung vom sogenannten Sensor-Cluster zu der anderweitig angeordneten Elektronik (Airbag-, ABS-, ESP-Elektronik) besonders zuverlässig realisiert wird, wobei bei der Lösung dieser Aufgabe aufgrund der hohen Datendichte (von der vielen unterschiedlichen Sensorsignale stammend) und einer begrenzten Anzahl von elektrischen Schnittstellenleitungen, der Lösung bestimmte Grenzen gesetzt sind.
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Aus der Schrift
DE 10 2005 005 995 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen von Signalverarbeitungseinheiten für Sensoren, die jeweils einzelne Prozessführungs- oder Prozessmessgrößen eines Prozesses erfassen, offenbart, wobei erfindungsgemäß zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Sensordaten eines Fahrzeugs eine mindestens redundante Verarbeitung der Sensordaten in zwei gleichen Signalverarbeitungseinheiten stattfindet, die jeweils unabhängig und getrennt voneinander über mindestens zwei Aufbereitungseinrichtungen und zwei Auswerteeinrichtungen verfügen, wobei die Sensordaten über getrennte Signalleitungen zwischen der jeweils einen Aufbereitungseinrichtung und der zugehörigen Auswerteeinrichtung übertragen werden.
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Als Nachteil dieser Schrift kann betrachtet werden, dass infolge der redundanten Struktur alle zur Datenübertragung erforderlichen Funktionseinheiten doppelt ausgeführt/vorhanden sein müssen, sowie auch beide Übertragungskanäle in der Übertragungsgeschwindigkeit identisch, mit einer entsprechenden hohen Datenübertragungsrate, ausgelegt werden müssen (vollständige symmetrische Redundanz [0023]), da infolge der vollständigen redundanten Struktur eine jede Übertragungsstrecke alle erforderliche Sensorinformationen übertragen können muss, damit auf der Empfängerseite ein Vergleich auf Plausibilität erfolgen kann. Als weiterer Nachteil kann betrachtet werden, dass für die Energieversorgung/Spannungsversorgung des Sensor-Clusters zusätzliche Versorgungsleitungen erforderlich sind, da die offenbarten CAN-Schnittstellen nicht dafür geeignet sind, um zeitgleich neben der Datenübertragung auch noch eine Energieversorgung zu ermöglichen. Als weiterer Nachteil bei dieser offenbarten Lehre, hinsichtlich der „vollständigen redundanten Struktur”, ist zu bewerten, dass sofern ein angenommener (systematischer) Fehler vorliegt, dieser automatisch in beiden Übertragungskanälen vorliegen würde und somit nicht erkannt wird/werden könnte.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Datenübertragung zwischen einem sogenannten Sensor-Cluster und der räumlich davon getrennten signalverarbeitenden Elektronik, bei einer begrenzten Anzahl an elektrischen Schnittstellenleitungen sowie einer in der Bandbreite begrenzten Übertragungsstrecke/Übertragungskanal derart zu gestallten, dass eine möglichst hohe Datenübertragung der jeweils relevanten zeitkritischen Daten/Sensorinformationen sowie eine hohe Datenübertragungssicherheit gewährleistet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung bzw. ein Verfahren zur Erhöhung der Datenübertragungsrate sowie der Datenübertragungssicherheit gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Schnittstelle zwischen dem sogenannten Sensor-Cluster und der räumlich davon getrennten signalverarbeitenden Elektronik derart realisiert ist, dass diese einen ersten Datenübertragungskanal aufweist, der dafür ausgebildet ist, dass eine Datenübertragung von > 500 kBit/sec erfolgen kann, sowie einen weiteren Datenübertragungskanal aufweist, der dafür ausgebildet ist, dass eine Datenübertragung von > 50 kBit/sec erfolgen kann, wobei der weitere Datenübertragungskanal zusätzlich dafür ausgebildet ist, dass mittels diesem neben der Datenübertragung auch eine Energieversorgung des sogenannten Sensor-Clusters ermöglicht wird. Zur Erlangung aller angestrebten Eigenschaften, ist in einer bevorzugten Ausgestaltungsform die Schaltungsanordnung hierbei dazu ausgebildet, dass der Datenübertragungskanal mit der niedrigeren Datenübertragungsrate vorzugsweise dafür verwendet wird, um den Datenübertragungsinhalt des Datenübertragungskanals mit der höheren Datenübertragungsrate abzusichern oder zu plausibilisieren, und/oder um den Datenübertragungsinhalt des Datenübertragungskanals mit der höheren Datenübertragungsrate zu steuern oder die entsprechenden Steuersignale dafür zur Verfügung zu stellen. Wesentlich ist weitehin, dass der Datenübertragungsinhalt mindestens eines Datenübertragungskanals derart realisiert ist, dass im Protokoll-Frame oder im Übertragungsrahmen mindestens ein freier Platz vorgehalten ist, so dass die Zusammensetzung eines Protokoll-Frames, oder der Inhalt eines Übertragungsrahmens, in einem begrenzten Rahmen frei gestaltbar/konfigurierbar ist, so dass jeweils neben der Gesamtzahl der einzelnen Sensorinformationen, in jedem Protokoll-Frame, oder im Übertragungsrahmen, abhängig von der Dringlichkeit zusätzlich mindestens eine ausgewählte Sensorinformation doppelt übertragen werden kann.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:
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1: Fahrzeug mit Sensor-Cluster und einer räumlich davon angeordneten signalverarbeitenden Elektronik.
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2: Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Schnittstellenverbindung.
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3: Prinzipdarstellung eines Sensor-Clusters mit den einzelnen Sensoren.
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4: Erfindungsgemäße Realisierung/Gestaltung eines Protokoll-Frames bzw. Übertragungsrahmens.
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Die 1 zeigt ein Fahrzeug (1) mit einem sogenannten Sensor-Cluster (3) und einer räumlich davon angeordneten signalverarbeitenden Elektronik (2), sowie weiteren ausgelagerten Assistenzsensoren (4), zur Erfassung eines Seitenaufpralls. Die für die Schutzfunktion erforderlichen Aktuatoren (Airbag, Gurtstrammer, Ventilsteuerungen, ...) sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt.
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Die Assistenzsensoren (4) sind hierbei mit einer Schnittstelle (4.1), vorzugsweise ausgebildet als Stromschnittstelle (PAS3/PAS4), mit der Elektronik (2) verbunden, um sowohl mit elektrischer Energie versorgt zu werden, wie auch den erforderlichen Datenaustausch zu gewährleisten. Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, ist ausschließlich das Sensor-Cluster (3) an der zentralen Position/am Mitteltunnel des Fahrzeugs (1) angeordnet. Die signalverarbeitende Elektronik (2), welche sowohl die Airbagfunktionalität wie auch die ABS- & ESP-Funktionalität beinhalten kann, ist räumlich getrennt vom Sensor-Cluster (3) angeordnet, wobei der Montageort auch abweichend wie gezeigt, im Motorraum oder sonstiger bauraumunkritischer Position im Fahrzeug sein kann.
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Wie aus der Darstellung weiter ersichtlich ist, erfolgt bei einem stattfindenden Frontalcrash die Signalsensierung durch das Sensor-Cluster (3), um die erfassten Signale mittels der Schnittstelle (3.1) vom Sensor-Cluster (3) an die Elektronik (2) weiterzuleiten. Aufgrund der Drehratensensoren im Sensor-Cluster (3) ist das Sensor-Cluster neben der Erfassung von normalen Crash-Szenarien, auch dazu geeignet Unfälle mit Überrollereignissen zu sensieren, um den Fahrzeuginsassen auch bei solchen Crash-Typen schützen zu können.
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2 zeigt eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Schnittstellenverbindung (3.1). Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, besteht die Schnittstelle (3.1) aus 4 elektrischen Leitungen. Zwei dieser Leitungen (3.1.1) sind dafür ausgelegt, dass eine Datenübertragung von > 500 kBit/sec erfolgen kann, beispielsweise als CAN-Bus realisiert. Die beiden weiteren Leitungen (3.1.2) sind dafür ausbildet, dass eine Datenübertragung von > 50 kBit/sec erfolgen kann, wobei dieser weitere Datenübertragungskanal (3.1.2) zusätzlich dafür ausgebildet ist, dass mittels diesem neben der Datenübertragung auch eine Energieversorgung des Sensor-Clusters (3) von der Elektronik (2) ausgehend ermöglicht wird bzw. möglich ist. Die Realisierung der Energieversorgung wie auch der Datenübertragung auf einem gemeinsamen Leitungspaar (Plus & Masse) erfolgt in einfachster Weise derart, dass dem Versorgungsstrom (für das Sensor-Cluster) von der Elektronik (2) stammend, vom Sensor-Cluster (3) mittels des gezeigten Transistors ein Strom aufmoduliert wird, wobei der dem Versorgungsstrom aufmodulierte Strom in der Elektronik (2) in bekannter Weise ausgewertet werden kann. Der in der Elektronik (2) sensierbare Strom bildet sich/setzt sich zusammen, aus dem Versorgungsstrom für das Sensor-Cluster (3), sowie dem entsprechenden aufmodulierten Datenstrom.
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Diese Art von Schnittstelle, wie vorangehend beschrieben, mittels dieser sowohl zeitgleich neben der Datenübertragung mittels aufmodulieren eines Stromes, auch noch eine Energieversorgung für die Sensoren (incl. der Energieversorgung für die Elektronik zur Signalaufbereitung der Sensorsignale, vor Ort bei den Sensoren) ermöglicht wird, kann auch als Stromschnittstelle bezeichnet werden. Vorzugsweise sind diese Stromschnittstellen je als Zweidraht-Schnittstelle ausgebildet, d. h. dass ein jeder Datenübertragungskanal 2 elektrische Leitungen aufweist, wobei diese aus EMV-Gründen vorzugsweise einen Schlag aufweisen, d. h. dass die beiden Leitungen eines Datenübertragungskanals ein Verdrillung aufweisen.
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Unter dem vorangehend angeführten Begriff „Signalaufbereitung der Sensorsignale” ist beispielsweise die Signalverstärkung, Impedanzwandlung, A/D-Wandlung/Digitalisierung, etc. zu verstehen, damit eine schnittstellentaugliches Informationssignal erlangt wird, welches per Schnittstelle vom Sensor-Cluster (3) zu einer räumlich davon getrennten signalverarbeitenden Elektronik (2) geleitet werden kann.
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Die Sensorschnittstelle E1, bzw. die Schnittstellen um die Datenübertragungskanäle (3.1.1, 3.1.2) der Schnittstelle 3.1 in der Elektronik (2) zu kontaktieren sowie zu empfangen/lesen, ist, wie aus der Figur ersichtlich, derart realisiert, dass an dieser auch herkömmliche in der Kfz-Industrie gebräuchliche Assistenzsensoren mit Standardschnittstelle (der Fachwelt unter dem Begriff PAS3/PAS4 bekannt) angeschlossen werden können, indem wie bei der Sensorschnittstelle E2 der Elektronik (2) dargestellt, der gezeigte CAN-Baustein einfach nicht kontaktiert wird, bzw. dieser gegebenenfalls nicht bestückt wird.
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Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, weisen die beiden Datenübertragungskanäle (3.1.1, 3.1.2) ein unterschiedliches Funktionsprinzip auf, wobei der erste Datenübertragungskanal (3.1.1) der Schnittstelle 3.1, vorzugsweise als CAN-Bus oder einem vergleichbarem Prinzip realisiert ist, sowie der weitere Datenübertragungskanal (3.1.2) der Schnittstelle 3.1, vorzugsweise als Stromschnittstelle (der Fachwelt bekannt als PAS3/PAS4) oder einem vergleichbarem Prinzip realisiert ist. Wie aus der oben genannten Differenz der beiden Datenübertragungskanäle (3.1.1, 3.1.2), sowie den spezifizierten Daten gemäß Anspruch 1 der beiden Datenübertragungskanäle (3.1.1, 3.1.2), bezüglich der Datenübertragung/Datenübertragungsrate von ≥ 50 kBit/sec/≥ 50 = kBit/sec, ersichtlich ist, weisen die beiden Datenübertragungskanäle (3.1.1, 3.1.2) nicht nur ein unterschiedliches Funktionsprinzip auf, sondern auch eine unterschiedliche Datenübertragungsrate, wobei sowohl die reduzierte Datenübertragungsrate des weiteren Datenübertragungskanals (3.1.2), wie auch das vom ersten Datenübertragungskanal (3.1.1) abweichende Funktionsprinzip, von der Eigenschaft der zusätzlichen Energieübertragung, zur Versorgung des Sensor-Clusters (3) mittels dem weiteren Datenübertragungskanals (3.1.2), beeinflusst wird bzw. weitgehend geprägt wird.
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Zusätzlich zu den vorangehenden Merkmalen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird darüber hinaus, um das angestrebte Ziel hinsichtlich der Erhöhung der Datenübertragungsrate und/oder der Datenübertragungssicherheit nachhaltig zu festigen, erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, dass mittels dieser Art der Schnittstelle (3.1), zwischen dem Sensor-Cluster (3) und der räumlich davon getrennten signalverarbeitenden Elektronik (2), die Erhöhung der Datenübertragung(-srate), wie auch Datenübertragungssicherheit, dadurch erreicht wird, indem anstelle eines einzigen Übertragungspfades/Datenübertragungskanals nunmehr zwei Datenübertragungspfade/Datenübertragungskanäle zur Verfügung stehen, wobei der Übertragungspfad/Datenübertragungskanal (3.1.2) mit der niedrigeren Datenübertragungsrate vorzugsweise dafür verwendet wird,
- a) um den Datenübertragungsinhalt des Datenübertragungskanals (3.1.1) mit der höheren Datenübertragungsrate abzusichern bzw. quantitativ zu plausibilisieren, als auch/oder
- b) um den Datenübertragungsinhalt des Datenübertragungskanals (3.1.1) mit der höheren Datenübertragungsrate zu steuern bzw. die entsprechenden Steuersignale dafür zur Verfügung zu stellen.
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Unter dem Begriff ”steuern” bzw. ”Steuersignal” ist hierbei der Sachverhalt zu verstehen, dass dem von den einzelnen Sensoren stammenden Sensorinformationen (Signalen) zusammengesetzten Datenstrom der Datenübertragungsstrecke/des Datenübertragungskanals (3.1.1) mit der höheren Datenübertragungsrate, während der Datenübertragung, zeitlich codiert mittels der Datenübertragungsstrecke/des Datenübertragungskanals (3.1.2) mit der niedrigeren Datenübertragungsrate entsprechende Steuersignale parallel übertragen werden, so dass in der empfangenden Elektronik (2) eine Information vorliegt, um welche Art von Daten, von welchem Sensor (3.0.1, 3.0.2, 3.0.3, 3.0.4, 3.0.5, 3.0.6) des Sensor-Clusters (3) stammend, es sich hierbei handelt bzw. die Daten sind.
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3 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Sensor-Clusters mit den einzelnen Sensoren (”ax” – 3.0.1, ”ay” – 3.0.2, ”az” – 3.0.3, ”ωx” – 3.0.4, ”ωy” – 3.0.5, ”ωz” – 3.0.6). Wie aus der Figur ersichtlich ist, weist das sogenannte Sensor-Cluster neben den gerichteten Beschleunigungssensoren (”ax”, ”ay” & ”az”, bzw. 3.0.1, 3.0.2 & 3.0.3), zur Erfassung von Bescheunigungen in jeder Kraftfahrzeugachse (x, y, z), auch Drehratensensoren/Gierratensensoren (”ωx”, ”ωy” & ”ωz”, bzw. 3.0.4, 3.0.5, 3.0.6), zur Erfassung von Drehbewegungen um jede Fahrzeugachse (x, y, z) auf.
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All diese Sensorsignale, bzw. Sensorinformationen werden mittels einer Logik (3.0.0), vorzugsweise als festverdrahtete Logik (ASIC) oder als Mikrokontroller (μC) ausgeführt, in einfachstem Fall sequentiell zusammengefasst (in einem Protokoll hintereinander angeordnet), um diese Signale/Sensorinformationen ”geordnet” mittels einer physikalischen Schnittstelle (3.0) sowie mittels der erfindungsgemäßen Schnittstelle 3.1 zur Verfügung zu stellen, bzw. zum Zentralgerät/zur Elektronik (2) zu übertragen. Der Einfachheit wegen, sind die zur Funktion des Sensor-Clusters (3) erforderliche Versorgungsspannung (+) sowie die Masse (–) nur gestichelt dargestellt, wobei die Generierung der Versorgungsspannung (+, –) aus der erfindungsgemäßen Schnittstelle 3.1, bzw. aus dem weiteren Datenübertragungskanal (3.1.2) in dieser Figur nicht näher dargestellt ist, da dieses vom Konzept bereits in der Figur dargestellt ist. Ergänzend sei hier angefügt (in 2 bzw. 3 nicht näher dargestellt), dass die aus der Schnittstelle 3.1, bzw. aus dem weiteren Datenübertragungskanal (3.1.2) im Sensor-Cluster (3) zur Funktion erforderliche generierte Versorgungsspannung, entweder direkt an einer der Leitungen des Datenübertragungskanals (3.1.2) abgegriffen werden kann, oder dieser Spannungsabgriff beispielsweise mittels eines Längsreglers im Sensor-Cluster (3) zusätzlich stabilisiert werden kann.
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4 zeigt die erfindungsgemäße Realisierung/Gestaltung eines Protokoll-Frames bzw. Übertragungsrahmens wobei aus Gründen der Einfachheit nur die ”Signalkanalinformationsblöcke” der einzelnen Sensoren gezeigt sind. Evtl. dem Protokoll vorangestellte Start- & Synchronisationsbits sowie dem Protokoll angehängte Stop-Parity-, CRC- oder sonstige zur Sicherung des Protokolls erforderlichen Prüfbits sind nicht näher dargestellt, da diese keinen Beitrag zur erfindungsgemäßen Realisierung tragen.
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Unter dem Begriff ”Signalkanalinformationsblöcke” sind im Rahmen der Erfindung die einzelnen Signalinformationen, von den einzelnen Sensoren (3.0.1, 3.0.2, 3.0.3, 3.0.4, 3.0.5, 3.0.6) stammend, zu verstehen, welche im Protokoll/im Schnittstellenverkehr sequentiell Abschnittsweise aneinander angereiht sind, um Übertragen zu werden.
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Wie aus der oberen Darstellung ersichtlich ist, ist in diesem Beispiel der Übertragungsrahmen (Frame) des Protokolls derart realisiert/so gewählt, dass in Summe 8 ”Signalkanalinformationsblöcke” übertragen werden können, wobei im typischen Fall 6 der 8 ”Signalkanalinformationsblöcke” durch die Signale der 6 unterschiedlichen Sensoren (3.0.1, 3.0.2, 3.0.3, 3.0.4, 3.0.5, 3.0.6) belegt sind und 2 ”Signalkanalinformationsblöcke” vorgehalten werden.
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Je nachdem welcher Sensor (3.0.1, 3.0.2, 3.0.3, 3.0.4, 3.0.5, 3.0.6) ein Signal erfasst bzw. ein Ereignis sensiert (welches durch die Logik im Sensor-Cluster (3) zu entscheiden ist), wird diesem Sensor ein vorgehaltener ”Signalkanalinformationsblock” zugewiesen, so dass die Signale/Signalinformationen des ”ereignissensierenden” Sensors mit doppelter Datenübertragungsrate übertragen werden können. Durch diese ereignisgesteuerte bedarfsgerechte Zuordnung der zur Verfügung stehenden ”Signalkanalinformationsblöcke” im Protokoll/Übertragungsrahmen wird es ermöglicht, dass jeweils die Sensorsignale die für die Auswertung/dem Algorithmus von besonderer Bedeutung sind, in der doppelten Abtastrate zur Verfügung stehen. Alternativ kann die Entscheidung, welche Daten relevant bzw. von Interesse sind, auch vom Steuergerät erfolgen, sodass die Protokollkonfiguration auf Anforderung des Steuergerätes (2)/der Elektronik (2) erfolgt.
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Wie oben bereits angeführt, wird hierzu erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, dass jeweils neben der Gesamtzahl der Sensordaten (einzelnen Signalkanalinformationen), in jedem Protokoll-Frame bzw. im Übertragungsrahmen zusätzlich abhängig von der Dringlichkeit eine ausgewählte Sensorinformation doppelt übertragen wird (um eine höhere Übertragungsrate des jeweiligen entsprechenden Sensorinformations-Kanals/der entsprechenden Sensorinformation zu erlangen), wobei die doppelt übertragene Sensorinformation unter Variation der bestehenden defaultmässigen Signalkanalanordnung (sofern erforderlich) derart im Protokoll-Frame bzw. im Übertragungsrahmen angeordnet wird, dass die doppelt übertragene Sensorinformation (Signalkanalinformation) um ½ Framelänge von der Position der erstmalig übertragenen Sensorinformation (Signalkanalinformation) entfernt angeordnet ist.
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Wie aus den weiteren Darstellungen der 4 ersichtlich ist, werden hierbei erfindungsgemäß die ”Signalkanalinformationsblöcke” derart konfiguriert bzw. den einzelnen Sensoren derart zugeordnet, dass die doppelte Signalkanalinformationsübertragung jeweils um eine halbe Frame-Länge versetzt übertragen werden, damit auch frequenzmäßig (den Protokollinhalt betreffend) eine echte Verdoppelung der Datenübertragungsrate zu Stande kommt bzw. sich ausbildet (Verhinderung von Abtasttheorem-Verletzungen).
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Der Begriff „elektrische Schnittstellenleitung” ist im Sinne der Erfindung derart zu verstehen, dass es sich um eine Schnittstelle handelt, bei dieser ein Stromfluss und/oder ein Spannungshub in elektrisch leitenden Verbindungsleitungen zu Stande kommt bzw. auswertbar ist, im Gegensatz zu einer optischen Schnittstelle, bei dieser ein Lichtleiter als Übertragungsmedium/Informationsleiter dient.
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Bei der Bezeichnung des Sensor-Clusters (4), wird dieses als sächlich betrachtet, ungeachtet davon, dass auch die Bezeichnung „der Sensor-Cluster” zur Anwendung gebracht werden könnte („das Sensor-Cluster” ist im Sinne der Erfindung gleichbedeutend mit „der Sensor-Cluster”).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug/Fahrzeug
- 2
- Elektronik
- 3
- Sensor-Cluster
- 3.0
- Physikalische Schnittstelle für Schnittstelle (3.1)
- 3.0.0
- Logik (μC)
- 3.0.1
- Sensor 1 (Beschleunigungssensor mit Ausrichtung in x-Achse des Kraftfahrzeugs)
- 3.0.2
- Sensor 2 (Beschleunigungssensor mit Ausrichtung in y-Achse des Kraftfahrzeugs)
- 3.0.3
- Sensor 3 (Beschleunigungssensor mit Ausrichtung in z-Achse des Kraftfahrzeugs)
- 3.0.4
- Sensor 4 (Drehratensensor mit Wirkrichtung um die x-Achse des Kraftfahrzeugs)
- 3.0.5
- Sensor 5 (Drehratensensor mit Wirkrichtung um die y-Achse des Kraftfahrzeugs)
- 3.0.6
- Sensor 6 (Drehratensensor mit Wirkrichtung um die z-Achse des Kraftfahrzeugs)
- 3.1
- Schnittstelle
- 3.1.1
- Erster Datenübertragungskanal
- 3.1.2
- Zweiter/Weiterer Datenübertragungskanal
- 4
- Assistenzsensoren
- 4.1
- Schnittstelle
- E1
- Sensorschnittstelle in der Elektronik (2)
- E2
- Sensorschnittstelle in der Elektronik (2)
