DE102007002835A1

DE102007002835A1 - Verfahren zur Kalibrierung einer Drehratensensorik und Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln

Info

Publication number: DE102007002835A1
Application number: DE102007002835A
Authority: DE
Inventors: Markus Haid
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-07-24

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Kalibrierung einer Drehratensensorik (DR) und ein Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln vorgeschlagen. Dabei erfolgt die Kalibrierung mittels einer Neigungsinformation von einer Beschleunigungssensorik. Die Kalibrierung erfolgt bei jeder Ruhelage, wobei die Ruhelage immer dann erreicht wird, wenn die Drehratensensorik ein Nullsignal abgibt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Drehratensensorik bzw. ein Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Aus DE 199 25 434 C2 ist bereits ein Verfahren zur Kalibrierung einer Drehratensensorik mittels einer Neigungsinformation von einer Beschleunigungssensorik bekannt. Dies wird vorzugsweise bei Stillstand des Fahrzeugs vorgenommen. Dies wird jedoch nur einmal vorgenommen.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibrierung einer Drehratensensorik bzw. das erfindungsgemäße Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass bei jeder Ruhelage, die durch ein Nullsignal der Drehratensensorik definiert ist, diese Kalibrierung erfolgt. Damit ist es möglich, noch genauer dieses Verfahren auszunutzen. Dies ermöglicht insbesondere den Einsatz von vergleichsweise ungenauen und daher kostengünstigen Drehratensensoren für Anwendungen im Personenschutz. Solche kostengünstigen Sensoren haben gegenüber den genaueren Sensoren Ungenauigkeiten aufgrund von Herstellungsungenauigkeiten, Temperaturänderungen, Umwelteinflüssen und Alterungen, die vor allem bei solchen Sensoren vorkommen.
Das Nullsignal ist vorliegend pragmatisch zu verstehen, d. h. ein vorgegebener Wertebereich um 0 V entspricht dann dem Nullsignal.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens zur Kalibrierung einer Drehratensensorik bzw. des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Steuergeräts zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass mittels der Kalibrierung ein mittels eines Drehratensignals bestimmter Drehwinkelverlauf korrigiert wird. Das bedeutet, das im Nachhinein der berechnete Winkel für verschiedene Zeiten in der Vergangenheit korrigiert wird. Damit können auch Korrekturen bezüglich der Historie, also bezüglich eines Gedächtnisses des Systems vorgenommen werden. Es ist auch eine Extrapolation möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts,
2 eine Anordnung der Drehraten und Beschleunigungssensorik und
3 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 erläutert in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße Steuergerät. Das Steuergerät SG weist als zentrales Element einen Mikrocontroller μC auf. Dieser Mikrocontroller μC ist die Auswerteschaltung im Sinne des Patentanspruchs. Anstatt des Mikrocontrollers können jedoch auch andere Prozessortypen, Hardwareeinrichtungen, integrierte Schaltungen, diskrete Schaltungen usw. verwendet werden. Der Mikrocontroller erhält hier als Dateninput von einer ersten Schnittstelle IF1 Signale einer außerhalb des Steuergeräts SG befindlichen Beschleunigungssensorik BS1 und einer außerhalb des Steuergeräts SG befindlichen Drehratensensorik DR1. Dabei ist die Schnittstelle IF1 vorliegend als integrierter Schaltkreis aufgebaut. Sie kann aus mehreren integrierten Schaltkreisen bestehen. Alternativ ist es möglich, auch diskrete Bauelemente zu verwenden oder die Schnittstelle IF1 teilweise oder vollständig als Softwareschnittstelle auszubilden. Die Beschleunigungssensorik BS1 und die Drehratensensorik DR1 können beispielsweise in einer Sensorplattform angeordnet sein. Dies kann auch als Sensorcluster bezeichnet werden. Es ist möglich, dass zusätzlich oder anstatt die Beschleunigungssensorik in den Fahrzeugseiten an der Fahrzeugfront oder auf dem Fahrzeugtunnel angeordnet sind. Auch für die Drehratensensorik DR1 können verschiedene Einbauorte vorgesehen sein. Beide Sensortypen weisen Sensorelemente, die mikromechanisch gefertigt sind, auf. Dabei wird dann üblicherweise eine Kapazitätsänderung in eine Spannung umgewandelt, die dann verstärkt und digitalisiert übertragen wird.
Auch im Steuergerät SG können sich anstatt oder zusätzlich zu den ausgelagerten Sensoren ebenfalls eine Beschleunigungssensorik BS2 und eine Drehratensensorik DR2 befinden. Diese beiden Sensoriken BS2 und DR2 sind an eine Softwareschnittstelle IF2 angeschlossen. Dabei kann der Mikrocontroller Analog- oder Digitaleingänge für diese steuergeräteinternen Sensoren aufweisen.
Der Mikrocontroller μC nutzt seine Speicher S, der fest abgespeicherte Daten und wiederbeschreibbare Speicherteile aufweist, um einen Auswertealgorithmus für die Sensordaten zu laden. Dieser Auswertealgorithmus 10 bestimmt, ob Personenschutzmittel, wie passive Personenschutzmittel oder aktive Personenschutzmittel angesteuert werden. Zu den passiven Personenschutzmitteln zählen Airbags, Gurtstraffer, oder eine anhebbare Fronthaube für die Fußgänger. Zu den aktiven Schutzmitteln gehört eine Fahrdynamikregelung, die Bremse, Lenkhilfen usw.
Der Mikrocontroller μC weist jedoch weiterhin noch ein Kalibrierungsmodul 11 auf, das die Kalibrierung der Drehratensensoren DR1 und DR2 vornimmt. Dazu verwendet das Kalibrierungsmodul 11 in jeder Ruhelage die Neigungsinformation, die die Beschleunigungssensoren BS1 bzw. BS2 liefern. Diese Neigungsinformation gibt an, unter welchem Winkel das Fahrzeug sich befindet. Diese Neigungsinformation wird dann mit dem Drehwinkel verglichen, der bis zur Ruhelage mittels der Drehratensensorik DR1 bzw. DR2 bestimmt wurde. Die Ruhelage ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die Drehratensensoren bei der Ruhelage ein Nullsignal abgeben. Dieses Nullsignal ist, wie oben angegeben, pragmatisch zu verstehen. D. h. auch geringe Abweichungen von diesem Nullsignal, beispielsweise 0 V, werden auch als Nullsignal interpretiert. Dies kann beispielsweise von 0,3 bis –0,3 V sein. Durch diese fortlaufende Kalibrierung in jeder Ruhelage ist es möglich, einen Low-Cost-Drehratensensor zu verwenden, der an sich relativ große Ungenauigkeiten aufweist, aber durch die erfindungsgemäße Methode zu einer akzeptablen Leistung geführt wird.
Ein Ansteuerungsmodul 12 erzeugt ein Ansteuerungssignal, wenn der Algorithmus 10 einen Auslösefall erkannt hat. Dieses Ansteuerungssignal wird zu einer Ansteuerungsschaltung FLIC übertragen, die zur einer Auslösung der Personenschutzmittel PS sorgt. Die Übertragung vom Mikrocontroller μC zur Ansteuerungsschaltung FLIC erfolgt üblicherweise über eine SPI (Serial Peripherial Interface).
2 erläutert schematisch, wie das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert und die Sensoren angeordnet sind. Der Drehratensensor DR ist vorliegend um die Achse 21 empfindlich, so dass die Drehrichtung 22 bezüglich der Drehrate und den Drehratensensoren DR gemessen wird. Im rechten Winkel dazu, und zwar zur Achse 21, ist bezüglich seiner Empfindlichkeitsachse 20 ein Beschleunigungssensor BS angeordnet. Dadurch wird der Beschleunigungssensor BS in der Ruhelage als elektronische Wasserwaage. Würde noch ein weiterer Beschleunigungssensor in einer anderen Raumrichtung vorhanden sein, könnte eine zweidimensionale elektronische Wasserwaage realisiert werden. Der Beschleunigungssensor BS misst in der Ruhelage eine Neigung der ebenen Fläche, die hier dargestellt ist. Dies wird mit der integrierten Drehrate, also dem Drehwinkel verglichen, um eine Kalibrierung vorzunehmen. Dies erfolgt erfindungsgemäß in jeder Ruhelage.
3 erläutert in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. In Verfahrensschritt 301 wird von der Drehratensensorik BR die Drehrate abgegeben. Diese wird im Verfahrensschritt 301 zu einem Drehwinkel integriert. Integration ist hier ebenfalls pragmatisch zu verstehen, d. h. es kann sich auch um eine rechentechnische Aufsummierung, um eine Mittelwertbildung usw. handeln. In Verfahrensschritt 302 liegt dann der Drehwinkel als Ergebnis der Integration vor. Dieser Drehwinkel wird in Verfahrensschritt 303 mit der Neigungsinformation von der Beschleunigungssensorik BS verglichen. Weicht dieser Neigungswinkel von der Neigungsinformation um eine vorgegebene Differenz ab, dann erfolgt in Verfahrensschritt 304 eine Korrektur anhand der Neigungsinformation, die auch die vergangenen Drehwinkel betreffen kann. Somit liegt dann in Verfahrensschritt 305 ein kalibrierter Sensor vor. Wurde jedoch in Verfahrensschritt 303 festgestellt, dass der Drehwinkel der Neigungsinformation entspricht, dann wird zu Verfahrensschritt 300 zurückgesprungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19925434 C2 [0002]

Claims

Verfahren zur Kalibrierung einer Drehratensensorik (DR) mittels einer Neigungsinformation, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung bei jeder Ruhelage erfolgt, wobei die Ruhelage immer dann erreicht wird, wenn die Drehratensensorik (DR) ein Nullsignal abgibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kalibrierung ein mittels eines Drehratensignals bestimmter Drehwinkelverlauf korrigiert wird.
Steuergerät (SG) zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (PS) mit: – einer Schnittstelle (IF1, IF2), die eine Neigungsinformation einer Beschleunigungssensorik (BS) und wenigstens ein Drehratensignal einer Drehratensensorik (DR) bereitstellt – eine Auswerteschaltung (μC), die in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Drehratensignal die Personenschutzmittel (PS) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (μC) eine Kalibrierung der Drehratensensorik (DR) dahingehend vornimmt, dass bei jeder Ruhelage die Kalibrierung anhand der Neigungsinformation vorgenommen wird, wobei die Ruhelage durch ein Nullsignal der Drehratensensorik (DR) gekennzeichnet ist.