DE102007002834A1 - Steuergerät und Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln - Google Patents

Steuergerät und Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln Download PDF

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Abstract

Es werden ein Steuergerät und ein Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln vorgeschlagen, wobei ein erster und ein zweiter Hardwarepfad zusammen anhand von wenigstens einem Unfallsignal von einer Unfallsensorik die Ansteuerung bewirken. Im ersten Hardwarepfad ist eine Auswerteschaltung zur Verarbeitung des wenigstens einen Unfallsignals und im zweiten Signal eine Plausibilisierungsschaltung vorhanden. Zumindest die Plausibilisierungsschaltung ist zusätzlich mit einer Schnittstelle verens eines weiteren Steuergeräts bereitstellt. Die Plausibilisierungsschaltung gibt die Ansteuerung auch in Abhängigkeit von diesem Signal frei.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Steuergerät bzw. ein Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
  • Aus DE 10 2004 020 681 A1 ist bereits eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bekannt. Dabei wird ein Sensorsignal parallel von einem Mikrocontroller und einem Sicherheitshalbleiter SCON verarbeitet. Bei der Unfallsensorik handelt es sich beispielsweise um eine Beschleunigungs- und/oder Drucksensorik. Aber auch eine Umfeldsensorik, Kontaktsensorik oder eine Kombination davon sind möglich. Beide, der Mikrocontroller und der Sicherheitshalbleiter, steuern in Abhängigkeit von ihrer Auswertung der Sensorwerte eine Ansteuerungsschaltung an, die letztlich zur Bestromung der Zündelemente für die Personenschutzmittel führt. D. h. nur wenn sowohl der Mikrocontroller, als auch der Sicherheitshalbleiter einen Auslösefall erkennen, der die Ansteuerung von Personenschutzmitteln notwendig macht, dann kann die Ansteuerungsschaltung die Bestromung durchführen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Steuergerät bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass die Plausibilisierung durch die Plausibilisierungsschaltung anhand eines Signals eines weiteren Steuergeräts durchgeführt wird. Damit ist es möglich, auf Situationen entsprechend einfach zu reagieren, die nicht Auslösesituationen im herkömmlichen Sinne sind. Das Unfallsignal zeigt dabei nicht einen Auslösefall im herkömmlichen Sinn an, sondern es liegt eine Situation vor, die vor einem Crash oder nach einem Crash stattfindet. Mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nunmehr möglich, dass auch diese Situation zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln führt. Das erfindungsgemäße Steuergerät bzw. das erfindungsgemäße Verfahren sind in der Lage, solche Situationen zu erkennen und die Ansteuerung durchzuführen. Dafür akzeptiert die Plausibilisierungsschaltung im zweiten Hardwarepfad ein Signal von einem weiteren Steuergerät und gibt Personenschutzmittel in Abhängigkeit auch von diesem Signal frei. Dies bedeutet gleichzeitig, dass der Prozessor im ersten Hardwarepfad eine Situation erkennt, die beispielsweise vor oder nach dem Crash vorliegt. Da der Prozessor im ersten Hardwarepfad einen komplexen Auswertealgorithmus aufweist, ist er dazu anhand des Unfallsignals in der Lage daher den zeitlichen Verlauf eine Musterkennung usw. in einfacher Art und Weise durchführen kann. Die Plausibilisierungsschaltung ist üblicherweise einfacher gestaltet und weist beispielsweise feste Schwellen auf.
  • Folglich ist es erfindungsgemäß möglich, aktive und passive Personenschutzmittel bereits im Vorfeld eines Unfalls und auch nach einem ersten Unfall gezielt anzusteuern. Dies ist erfindungsgemäß einfach gelöst, da die Plausibilisierungsschaltung nur mit einem zusätzlichen Signal beaufschlagt wird, zusätzlich zu den Unfallsignalen. Dafür weist die Plausibilisierungsschaltung dann eine entsprechende Signalverarbeitung auf, beispielsweise schlicht weg um eine Kennung eines Steuergeräts zu erkennen.
  • Folgende Vorteile sind daher gegeben:
    • – Auslöseentscheidungen können auch bei Integration von Systemen der Kombination aus aktiver und passiver Sicherheit zentral über ein herkömmliches Auslösesignal ausgelöst werden
    • – Unnötiger bzw. doppelter oder paralleler Softwareentwicklungsaufwand kann vermieden werden und damit können Kosten eingespart werden
    • – Informationsinkonsistenten zwischen verschiedenen, die Auslösung steuernden Softwaremodulen, können reduziert werden
    • – Die Erzeugung von Auslöseentscheidungen aus Modulen, die die aktive und passive Sicherheit betreffen, kann auch in Einklang mit dem bisher verfolgten Sicherheitskonzept gebracht werden.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Steuergeräts bzw. Verfahrens zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass das Signal von dem weiteren Steuergerät vom Steuergerät für die Fahrdynamikregelung stammt. Damit ist es möglich, Personenschutzmittel bei solchen gefährlichen Situationen, wie Schleudern usw. freizugeben. Dies bedeutet dann, dass im Prozessor im ersten Hardwarepfad aus den Unfallsignalen ebenfalls ein fahrdynamisches Verhalten beurteilt wird. Beispielsweise wird die Lateralgeschwindigkeit, der Schwimmwinkel, Drehraten usw. bestimmt. Damit kann dann durch diesen erweiterten Auswertealgorithmus im Prozessor im ersten Hardwarepfad und der Plausibilisierung durch das Signal der Fahrdynamikregelung eine Ansteuerung der Personenschutzmittel auf Basis eines fahrdynamischen Verhaltens erreicht werden. Die Fahrdynamik kann auch im Sinne eines Folgecrashes zur Vorbereitung von Personenschutzmitteln verwendet werden, sofern bereits ein erster Crash, möglicherweise auch ein weicher Crash, stattgefunden hat.
  • Vorteilhafter Weise kann der Algorithmus im Steuergerät für die Fahrdynamikregelung Statusflaggen an die Plausibilisierungsschaltung übertragen. Anhand dieser Statusflaggen können dann Softwareschalter in der Plausibilisierungsschaltung betätigt werden. Dies führt dann zum Freigabesignal. Anstatt von Statusflaggen können auch Messwerte, berechnete Werte und andere mögliche Daten übertragen werden. Als mögliche Statusflaggen können verwendet werden, dass der Fahrdynamikregelalgorithmus aktiv ist, dass ein Eingriff des Fahrdynamikregelungsalgorithmus stattgefunden hat und dass die Fahrdynamikregelung versagt hat, das heißt, dass eine Stabilisierung des Fahrzeugs durch die Fahrdynamikregelung nicht erfolgen konnte.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhafter Weise möglich, dass auch ein Steuergerät, das eine Umfeldüberwachung bzw. eine Abstandsregelung steuert, die das bekannte ACC, das mittels Radar, den Abstand zumindest zum vorhergehenden Fahrzeug erkennt und danach das Fahrzeug regelt, zur erfindungsgemäßen Plausibilisierung verwendet wird. Diese Daten einer Umfeldüberwachung sind insbesondere für Folgecrashes von großem Nutzen. Damit kann dann bereits die Auslösung von Schutzmitteln frühzeitig freigegeben werden, um dann, wenn der Auswertealgorithmus im Prozessor im ersten Pfad den Folgecrash erkennt, die Schutzmittel sofort auszulösen.
  • Das Freigabesignal von der Plausibilisierungsschaltung kann vorteilhafter Weise derart beschaffen sein, dass es bestimmte Personenschutzmittel auswählt, die bereits im Vorfeld des Unfalls oder nach dem Unfall einzusetzen sind. Vor dem Unfall können beispielsweise elektromotorisch betriebene Gurtstraffer, crashaktive Kopfstützen, ausfahrbare Stoßstangen aktiviert werden. Nach einem Unfall können wiederum Gurtstraffer, crashaktive Kopfstützen und die noch nicht beim ersten Crash eingesetzten Airbags verwendet werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuergeräts,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel für die übertragenen Daten vom Steuergerät für die Fahrdynamikregelung zur Plausibilisierungsschaltung im Airbagsteuergerät,
  • 3 ein Ausführungsbeispiel für den Sicherheitshalbleiter,
  • 4 ein Ausführungsbeispiel für die Ansteuerungsschaltung und
  • 5 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 erläutert in einem Blockschaltbild eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergeräts. Ein Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln AB-ECU weist zwei unabhängige Hardwarepfade auf. Der erste Hardwarepfad besteht im Wesentlichen aus den Mikrocontrollern μC1 und seinen Leitungen bezüglich der Sensoreingabe und der Ausgabe des Ansteuerungssignals an die Ansteuerungsschaltung FLIC. Der zweite Hardwarepfad 10 weist die Plausibilisierungsschaltung SCON auf. Die Plausibilisierungsschaltung SCON erhält parallel zum Mikrocontroller μC1 die Sensorsignale von den Leitungen 11 und 12, und zwar von Sensoren, die sich außerhalb des Steuergeräts AB-ECU befinden. Zusätzlich oder anstatt können auch Unfallsensoren innerhalb des Steuergeräts AB-ECU vorhanden sein. Die Plausibilisierungsschaltung SCON erhält vorliegend aber auch ein Signal über eine Schnittstelle 14 vom Steuergerät für die Fahrdynamikregelung ABS/ESP-ECU, das die Plausibilisierungsschaltung SCON ebenfalls zur Plausibilisierung verwendet. Das Freigabesignal der Plausibilisierungsschaltung SCON führt zur Ansteuerungsschaltung FLIC und gibt diese Ansteuerungsschaltung FLIC frei für das Ansteuerungssignal vom Mikrocontroller aus Auswerteschaltung μC1. Das Signal von dem Steuergerät für die Fahrdynamikregelung ABS/ESP-ECU kann auch zusätzlich, aber nicht notwendigerweise zum Mikrocontroller μC1 geführt werden, so dass auch der Mikrocontroller μC1 dieses Signal auswerten kann.
  • Das Signal, das über die Schnittstelle 14 im Airbagsteuergerät AB-ECU bereitgestellt wird, wird von einem Mikrocontroller μC2 im Steuergerät für die Fahrdynamikregelung ABS/ESP-ECU erzeugt, und zwar mit seinem Regelalgorithmus für die Fahrdynamikregelung. Dieses Signal 17, das an die Plausibilisierungsschaltung SCON übertragen wird, wird auch zur Fahrdynamikregelung verwendet. Der Mikrocontroller μC2 erhält ebenfalls Signale von einer Sensorik für die Fahrdynamikregelung bzw. das ABS-System. Diese Sensorsignale werden über die Leitungen 15 und 16 bereitgestellt. Parallel zum Mikrocontroller μC2 kann auch ein weiterer Prozessor 18 die Signale verarbeiten.
  • Die Ansteuerungsschaltung FLIC gibt den Zündstrom als das Zündsignal 13 an die Personenschutzmittel ab, wenn sowohl der Mikrocontroller μC1, als auch die Plausibilisierungsschaltung SCON einen Auslösefall erkannt haben. Es ist möglich, dass der Mikrocontroller μC1 bzw. die Plausibilisierungsschaltung SCON die Personenschutzmittel auswählen, die für den jeweiligen Ansteuerungsfall angesteuert werden sollen.
  • Der Mikrocontroller μC1 kann anhand der Unfallsignale 11 und 12 Fahrdynamikdaten neben den Crashdaten ermitteln und diese bewerten, um einen Ansteuerungsfall zu erkennen. Dies ist insbesondere im Vorfeld eines Unfalls zu beachten. Auch die Fahrdynamikregelung ABS/ESP-ECU erkennt eine solche Situation. Um den unabhängigen Hardwarepfad zu gewährleisten, wertet die Plausibilisierungsschaltung das Ergebnis der Fahrdynamikregelung aus, um die Entscheidung des Mikrocontrollers μC1 mit seinem Auswertealgorithmus zu plausibilisieren. Denn nur, wenn beide, der Mikrocontroller μC1 und die Plausibilisierungsschaltung SCON, den Ansteuerungsfall erkennen, kommt es zu einer Bestromung der Zündelemente. Diese Einrichtung beruht auf der Annahme, dass wenn der Algorithmus im Mikrocontroller μC1 zu einer Ansteuerungsentscheidung auf Basis einer fahrdynamisch kritischen Situation kommt, dann müsste zumindest der Algorithmus in der Fahrdynamikregelung aktiv geworden sein, vielleicht sogar regelnd in die Fahrdynamik eingegriffen haben. Würde sich der Fahrzustand durch die Fahrdynamikregelung nicht einmal mehr stabilisieren lassen, so wäre dies zweifelsohne eine Plausibilisierung der Ansteuerungsentscheidung durch den Mikrocontroller μC1.
  • Wie oben angegeben, können auch andere Steuergeräte ihr Signal an die Plausibilisierungsschaltung SCON abgeben.
  • Wie in 1 dargestellt sind der Mikrocontroller μC1 als die Auswerteschaltung und die Plausibilisierungsschaltung SCON hardwaremäßig voneinander getrennt. Das bedeutet, es liegen zwei unabhängige Hardwarepfade vor. Dies bedeutet nicht, dass der Mikrocontroller μC1 und die Plausibilisierungsschaltung SCON auf getrennten integrierten Schaltungen realisiert sind. Es ist möglich, dass beide, der Mikrocontroller μC1 und die Plausibilisierungsschaltung SCON auf einem einzigen Halbleitersubstrat vorhanden sind, aber voneinander getrennte Schaltkreise aufweisen.
  • Andere für den Betrieb der Steuergeräte notwendige Bauelemente, aber nicht für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind, sind der Einfachheit halber vorliegend weggelassen worden.
  • 2 zeigt einige Signale, die als das Signal vom Steuergerät für die Fahrdynamikregelung zur Plausibilisierungsschaltung übertragen werden können. 2 ist in erster Linie logisch zu verstehen, d. h. die Verbindungsleitungen müssen physikalisch nicht vorhanden sein, es reicht, wenn eine einzige Leitung vorhanden ist. Links ist das ESP-Steuergerät ESP-SG für die Fahrdynamikregelung gezeigt. Es weist einen Algorithmus 20 auf, der eine Statusflagge 21 setzen kann, dass der Fahrdynamikregelalgorithmus aktiv ist. Dies kann an die Plausibilisierungsschaltung SCON im Steuergerät AB-SG für die Ansteuerung der Personenschutzmittel übertragen werden. Eine weitere Statusflagge wird gesetzt, wenn der Fahrdynamikregelalgorithmus regelnd eingreift. Dies ist vorliegend mit 22 bezeichnet und wird an die Plausibilisierungsschaltung SCON übertragen. Dies gilt auch dann, wenn die Statusflagge 23 gesetzt ist, dass der Fahrdynamikregelalgorithmus versagt hat. Auch dies wird an die Plausibilisierungsschaltung SCON übertragen. Die Plausibilisierungsschaltung SCON hat drei elektronisch oder softwaremäßig ausgebildete Schalter 24, 25 und 26, die den jeweiligen Statusflaggen entsprechen und in Abhängigkeit von diesen Statusflaggen jeweils gesetzt werden. Ist eine dieser Statusflaggen gesetzt, dann wird das Freigabesignal 27 für die Ansteuerungsschaltung FLIC ausgegeben.
  • 3 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel für die Plausibilisierungsschaltung. In einem ersten Block 30 wird eine Vorverarbeitung der Signale genommen, beispielsweise eine Filterung, Glättung, usw. Auch eine Verstärkung ist hier möglich. In Block 31 wird dann das Signal mit einer vorgegebenen Schwelle verglichen. Diese Schwellwertentscheidung ist sehr allgemein zu verstehen, so dass auch eine Unterscheidung zwischen einer 0 und einer 1 möglich ist. Nach der Schwellwertentscheidung ist es möglich, das Freigabesignal 32 zu erzeugen. Dies kann dann in unterschiedlichen Datenformaten, beispielsweise im Datenformat des SPI-Busses (Serial Peripherial Interface) übertragen werden. Es ist jedoch möglich, es auch als einen einzigen Puls zu übertragen. Alle möglichen Variationen für die Ausführung der Plausibilisierungsschaltung SCON sind vorliegend möglich.
  • 4 zeigt ein Einfachbeispiel für die Ansteuerungsschaltung FLIC. Über die Leitung 40 und 41 kommt jeweils das Signal des Mikrocontrollers μC1 und das des Sicherheitshalbleiters SCON. Diese Signale werden in der Ansteuerungsschaltung FLIC verundet. Das verundete Signal geht dann auf elektrisch steuerbare Leistungsschalter HS und LS. Der elektrisch steuerbare Leistungsschalter HS ist auf der einen Seite mit dem Kollektor bzw. der Source mit einer Energiereserve ER, beispielsweise einem Kondensator verbunden, auf der anderen Seite mit einem ersten Anschluss des Zündelements ZE. Der elektrisch steuerbare Leistungsschalter LS ist auf der Kollektor- bzw. Sourceseite mit dem weiteren Anschluss des Zündelements ZE verbunden und mit der anderen Elektrode auf Masse, während die Basen und bzw. Gates jeweils durch das Ausgangssignal des Und-Gatters angesteuert werden. Alle im FLIC bezeichneten Komponenten werden in einem einzigen Chip integriert. Es ist möglich, dies diskret auszuführen, oder eine Mischform von diskreten und integrierten Bausteinen.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In Verfahrensschritt 500 berechnet μC1 die Fahrdynamik aus den Unfallsensorsignalen, beispielsweise den Beschleunigungssignalen. In Verfahrensschritt 501 wird daraus die Entscheidung gebildet, ob bereits Personenschutzmittel im Vorfeld eines möglichen oder wahrscheinlichen Unfalls angesteuert werden sollen. In Verfahrensschritt 502 wird dann entsprechend ein Signal zur Ansteuerungsschaltung FLIC übertragen. Dieses Signal wird üblicherweise als SPI-Signal übertragen. In Verfahrensschritt 506 wird dann geprüft, ob die Ansteuerungsschaltung FLIC bereits freigegeben wurde. Dazu wurde in Verfahrensschritt 503 vom Steuergerät für die Fahrdynamikregelung ein Signal zur Plausibilisierungsschaltung SCON übertragen. Und zwar in Verfahrensschritt 504. Die Plausibilisierungsschaltung prüft in Verfahrensschritt 504, ob ein Auslösefall vorliegt. Dies kann anhand von Messwerten oder Statusflaggen erfolgen.
  • In Verfahrensschritt 505 wird dann ein Zünd- oder Freigabesignal zur Ansteuerungsschaltung FLIC übertragen. Ist das der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 506 die Ansteuerungsschaltung FLIC aktiv. Ist das jedoch nicht der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 507 das Verfahren beendet. In Verfahrensschritt 508 geht es weiter, wenn eine Ansteuerung der Personenschutzmittel erfolgen soll. Dazu wird in Verfahrensschritt 508 geprüft, welche Personenschutzmittel denn angesteuert werden sollen. Dies kann durch entsprechende logische Kombinationen in der Ansteuerungsschaltung FLIC ausgewählt werden. In Verfahrensschritt 509 erfolgt letztlich durch die Bestromung der Zündelemente die Ansteuerung. Aktive und passive Personenschutzmittel können vorliegend angesteuert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004020681 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Steuergerät (AB-SG) zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln mit einem ersten und einem zweiten Hardwarepfad, die beide zusammen anhand von wenigstens einem Unfallsignal von einer Unfallsensorik die Ansteuerung bewirken, wobei der erste Hardwarepfad eine Auswerteschaltung (μC1) zur Verarbeitung des wenigstens einen Unfallsignals und der zweite Hardwarepfad eine Plausibilisierungsschaltung (SCON) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Plausibilisierungsschaltung zusätzlich mit einer Schnittstelle (14) verbunden ist, die ein Signal wenigstens eines weiteren Steuergeräts (ABS/ESP-SG) bereitstellt und dass die Plausibilisierungsschaltung (SCON) die Ansteuerung auch in Abhängigkeit von dem Signal freigibt.
  2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal von einem Steuergerät zur Fahrdynamikregelung stammt.
  3. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal zumindest eine Statusflagge der Fahrdynamikregelung ist.
  4. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal von einem Steuergerät zur Umfeldüberwachung stammt.
  5. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerungsschaltung (FLIC), die von der Plausibilisierungsschaltung (SCON) ein Freigabesignal in Abhängigkeit von dem Signal erhält, solche Personenschutzmittel ansteuert, die bereits im Vorfeld des Unfalls oder nach dem Unfall einzusetzen sind.
  6. Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln, wobei ein erster und ein zweiter Hardwarepfad zusammen anhand von wenigstens einem Unfallsignal von einer Unfallsensorik die Ansteuerung bewirken, wobei im ersten Hardwarepfad eine Auswerteschaltung (μC1) zur Verarbeitung des wenigstens einen Unfallsignals in dem zweiten Hardwarepfad eine Plausibilisierungsschaltung (SCON) verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Plausibilisierungsschaltung (SCON) zusätzlich mit einer Schnittstelle (14) verbunden wird, wobei die Schnittstelle (14) ein Signal wenigstens eines weiteren Steuergeräts bereitstellt und dass die Plausibilisierungsschaltung der Ansteuerung auch in Abhängigkeit von diesem Signal freigibt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal von einem Steuergerät zur Fahrdynamikregelung stammt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als das Signal zumindest eine Statusflagge der Fahrdynamikregelung verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal von einem Steuergerät zur Umfeldüberwachung stammt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Plausibilisierungsschaltung solche Personenschutzmittel in Abhängigkeit von dem Signal freigegeben werden, die im Vorfeld des Unfalls oder nach dem Unfall einzusetzen sind.
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