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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Steuergerät bzw. ein Verfahren zur
Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug
nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
US 6,421,790 B1 ist
es bereits bekannt, für Ansteuerungen für Personenschutzmitteln
Mehrkernprozessoren zu verwenden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Steuergerät bzw. das
erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung von
Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug mit den Merkmalen
der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber
den Vorteil, dass durch einen jeweiligen Sensoranschluss am Halbleitersubstrat
des Rechners für den jeweiligen Rechnerkern ein unabhängiger
Hardwarepfad durch den jeweiligen Sensoranschluss die jeweilige
Unfallsensorik und den jeweiligen Rechnerkern gebildet wird. Dieser
Hardwarepfad wird eine eigene Ansteuerungsentscheidung fällen.
Damit kann eine erforderliche Unabhängigkeit der Auswertepfade
erreicht werden um so die notwendige Sicherheit bei der Ansteuerung
der Personenschutzmittel zu gewährleisten. Damit wird eine kostengünstige
Lösung dargestellt, um ein Airbagsteuergerät zu
realisieren.
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Durch
die Verwendung von jeweiligen Unfallsensoriken für den
jeweiligen Rechnerkern können die jeweiligen Rechnerkerne
für unterschiedliche Unfallsensoriken wie beispielsweise
Luftdrucksensorik, Körperschallsensorik oder Beschleunigungssensorik ausgelegt
sein. Diese Auslegung kann insbesondere softwaretechnisch durch
einen auf die jeweilige Sensortechnologie abgestimmten Algorithmus
vorgesehen sein. Dazu gehört dann auch die Einrichtung
von Schwellen, wobei zusätzlich die Rechnerkerne unterschiedliche
Algorithmen aufweisen können, um sich beispielsweise auch
bei der Zuordnung von unterschiedlichen Sensortechnologien gegenseitig
zu plausibilisieren.
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Vorliegend
ist ein Steuergerät ein elektrisches Gerät, das
die Signale der Unfallsensoriken auswertet und in Abhängigkeit
davon Ansteuersignale für die Personenschutzmittel erzeugt.
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Ansteuern
bedeutet vorliegend die Aktivierung von Personenschutzmitteln wie
Airbags, Gurtstraffern oder auch Fußgängerschutzmitteln
oder auch aktiven Schutzmitteln wie Bremsen oder einer Fahrdynamikregelung.
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Unter
einem Rechner ist vorliegend ein Prozessor mit mehreren Rechnerkernen
auf einem Halbleitersubstrat zu verstehen, wobei unter Prozessor alle
möglichen Prozessortypen wie Mikrocontroller, Signalprozessoren
usw. fallen können. Die Rechnerkerne sind auf dem Halbleitersubstrat
sowohl hardwaremäßig als auch softwaremäßig
getrennt. Damit wird die entsprechende Unabhängigkeit erreicht.
Der Sensoranschluss ist ein Pin des Halbleitersubstrats, der einen
eigenen Eingang zur Schaltung auf dem Halbleitersubstrat beispielsweise über
einen Bonddraht gewährleistet. Das Halbleitersubstrat kann
dabei aus Silizium oder einem anderen Halbleiter hergestellt sein.
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Unter
dem Signal der Unfallsensorik wie einer Beschleunigungssensorik,
einer Körperschallsensorik, einer Umfeldsensorik oder einer
Luftdrucksensorik kann eine einzelnes Signal eines einzelnen Sensors
oder ein Multiplex oder ein zusammengesetztes Signal oder ein von
einem ursprünglich gemessenen abgeleiteten Signal sein.
Die Unfallsensorik kann an allen geeigneten Stellen des Fahrzeugs angeordnet
sein.
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Unter
einem Hardwarepfad ist eine Auswertekette für ein Signal
zu verstehen die hardwaremäßig realisiert ist,
also beispielsweise der Hardwarepfad vom Sensor über die
Leitungen zum Steuergerät und dabei zum Rechnerkern über
den Sensoranschluss und über die Leitungen im Rechner zum Rechnerkern
und der Rechnerkern selbst. Dieser Hardwarepfad kann weiterhin bezüglich
der Übertragung der Ansteuerentscheidung ebenfalls unabhängig
vom anderen Hardwarepfad gestaltet sein oder es kann hier auch eine
Verknüpfung vorgesehen sein.
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Die
Ansteuerungsentscheidung ist die Entscheidung die getroffen wird,
wenn ein Ansteuerungskriterium beispielsweise ein Schwellwert überschritten
wird.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen
des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen
Steuergerätes bzw. des in den unabhängigen Patentansprüchen
angegebenen Verfahrens zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln
für ein Fahrzeug möglich.
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Es
ist dabei vorteilhaft, dass dem jeweiligen Rechnerkern ein eigener
Ausgang am Halbleitersubstrat zugeordnet ist wobei ein Ansteuerungsbaustein vorgesehen
ist, der die jeweiligen Ansteuerungsentscheidungen für
die Ansteuerung miteinander verknüpft. Dies bedeutet, dass
der Ansteuerungsbaustein, beispielsweise ein IC im einfachsten Fall
ein Undgatter aufweist, um die beiden Ansteuerungsentscheidung der
wenigstens zwei Rechnerkerne miteinander zu verknüpfen
und nur dann auf eine Ansteuerung zu entscheiden, wenn beide Ansteuerungsentscheidungen
positiv sind. Dieser Ansteuerungsbaustein kann jedoch auch aus mehreren
Bausteinen wie integrierten und/oder diskreten Bausteinen bestehen.
Anstatt einer einfachen Undverknüpfung sind auch komplexere
Verknüpfungen möglich. Insbesondere können
hier weitere Parameter berücksichtigt werden. Der Ansteuerungsbaustein
bewirkt ein Schließen von Leistungsschaltern bei einer insgesamt
positiven Ansteuerungsentscheidung für die Personenschutzmittel
und bewirkt damit beispielsweise die Bestromung von Zündelementen oder
die Aktivierung von Gurtstraffern.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, dass der Rechner selbst auf seinem Halbleitersubstrat
ein Verknüpfungsmodul für die jeweiligen Ansteuerungsentscheidungen
aufweist.
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Dieses
Verknüpfungsmodul ist vorteilhafterweise in Hardware ausgestaltet.
Es ist jedoch möglich dass es Teil des Rechnerkerns und
damit auch zumindest teilweise softwaretechnisch ausgebildet sein
kann. Es ist auch möglich dass es bei zwei unabhängigen
Hardwarepfaden ein dritter Rechnerkern dieses Verknüpfungsmodul
darstellt.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft dass dem jeweiligen Rechnerkern ein eigener
Speicher zugeordnet ist, wobei zusätzlich ein weiterer
Speicher gemeinsam für die wenigsten zwei Rechnerkerne
vorgesehen ist. Die Daten, die auf dem gemeinsamen Speicher gespeichert
werden, sind beispielsweise solche Daten mit denen sich die Rechnerkerne
gegenseitig überprüfen, während der eigene
Speicher für die Berechnung der Ansteuerungsentscheidung
verwendet wird. Der Speicher selbst kann Teil des Rechners, also
auf dem gleichen Halbleitersubstrat sein, wobei es sich jedoch auch
um externe Speicher handeln kann. Auch eine Verknüpfung
von internen und externen Speichern ist dabei möglich.
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Die
Rechnerkerne können sich gegenseitig Aufgaben stellen,
um vorteilhafterweise die jeweilige korrekte Funktionsweise des
jeweils anderen Rechnerkerns sicherzustellen. Solche Aufgaben können beispielsweise
einfache Rechenaufgaben sein. Vorteilhafterweise können
die Rechnerkerne zusätzlich ein Kommunikationsmodul aufweisen,
um eine Auslastung des jeweiligen anderen Rechnerkerns zu ermitteln.
Dieses Kommunikationsmodul kann hard- und/oder softwaremäßig
ausgebildet sein. Die Rechnerkerne verteilen dann Aufgaben in Abhängigkeit von
der Auslastung.
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Für
den Fall, dass sich das Steuergerät im normalen Zustand
befindet (kein Crash) ist folgendes Szenario denkbar.
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Der
erste Rechnerkern rechnet den Algorithmus durch und der zweite Rechnerkern
eine reduzierte Funktion zur Plausibilisierung und den Background.
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Im
Crashfall rechnet auch der zweite Rechnerkern den Algorithmus als
Plausibilisierung durch und schaltet dann den Background ab.
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Oder
der erste Rechnerkern versucht aufgrund der aktuellen Situation,
z. B. Startbedingung für den Crash ist erfüllt,
für die nächsten Zyklen zu prognostizieren, dass
die Auslastung ansteigt, oder abfällt und verteilt dann
die Aufgaben.
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Zur
Messung ist es möglich, zu ermitteln wie viel Zeit zwischen
zwei Funktionsaufrufen abgelaufen ist.
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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 ein
erstes Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts
im Fahrzeug,
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2 ein
zweites Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Steuergeräts im Fahrzeug,
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3 eine
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Rechners,
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4 ein
erstes Flussdiagramm und
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5 ein
zweites Flussdiagramm.
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1 zeigt
in einem ersten Blockschaltbild das erfindungsgemäße
Steuergerät SG im Fahrzeug FZ mit angeschlossenen Komponenten
wie beispielhaft den vorliegend dargestellten Unfallsensoriken US1
und US2. Darüber hinaus ist das Steuergerät SG
mit Personenschutzmitteln PS verbunden. Beispielhaft sind vorliegend
die Unfallsensoriken US1 und US2 außerhalb des Steuergeräts
SG angeordnet, es ist möglich, sie innerhalb des Steuergeräts
zumindest teilweise anzuordnen. Bei den Unfallsensoriken US1 und
US2 kann es sich um alle möglichen Arten von Unfallsensoren
handeln. Vorzugsweise sind die Unfallsensoriken US1 und US2 unterschiedliche Sensortechnologien
wie beispielsweise Beschleunigungsluftdruck oder Körperschall
oder Umfeldsensoren, oder sie sind unterschiedlich platziert beispielsweise
an unterschiedlichen Fahrzeugseiten, an der Fahrzeugfront, im Fahrzeugzentrum
oder sie sind für unterschiedliche Aufprallarten empfindlich,
beispielsweise für einen Seiten oder einen Längsaufprall.
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Die
Unfallsensoriken US1 und US2 übertragen ihre Daten beispielsweise über
eine Zweidrahtleitung über Stromimpulse an eine Schnittstelle
IF die getrennte Ein- und Ausgänge für die getrennten
Unfallsensoriken US1 und US2 aufweist. Die Schnittstelle IF ist
beispielsweise als integrierter Baustein und/oder aus diskreten
Bauelementen aufgebaut. Die Daten der Sensoriken US1 und US2 werden
vom Schnittstellenbaustein IF in ein Format für den Rechner
R umgewandelt, so dass dieser Rechner R diese Daten aufnehmen kann.
Für die Signale der Sensorik US1 ist der Sensoranschluss
S1 vorgesehen und zwar im Halbleitersubstrat des Rechners R. Von
diesem Sensoranschluss S1 geht eine Leitung auf dem Halbleitersubstrat
zum Rechnerkern K1. Dieser verarbeitet die Signale der Unfallsensorik
US1 mit einem Auswertealgorithmus, um zu entscheiden ob in Abhängigkeit
zu diesem Signal die Personenschutzmittel PF anzusteuern sind oder
nicht. Die Ansteuerungsentscheidung überträgt
dann der Rechnerkern K1 über eine eigene Leitung zu einem
Ansteuerungsbaustein FLIC, der beispielsweise ein eigener integrierter
Schaltkreis ist.
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Analog
ist der andere Hardwarepfad mit der Unfallsensorik US2, der Schnittstelle
IF, dem Sensoranschluss S2 am Substrat des Rechners R und dem Rechnerkern
K2 aufgebaut, der ebenfalls über eine eigene Leitung zum
Ansteuerungsbaustein FLIC geführt ist. Der Ansteuerungsbaustein
FLIC verknüpft im vorliegenden Fall die Ansteuerungsentscheidung des
Rechners K1 und des Rechnerkerns K2, um eine endgültige
Ansteuerungsentscheidung für die Personenschutzmittel PS
zu bilden. Diese Ansteuerungsentscheidung kann hinsichtlich der
anzusteuernden Personenschutzmittel und der Stärke dieser
Personenschutzmittel spezifiziert sein.
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Vorliegend
sind nur die für das Verständnis der Erfindung
notwendigen Elemente dargestellt. Weitere für den Betrieb
des Steuergeräts notwendige Bauteile sind der Einfachheit
halber weggelassen worden. Dies gilt auch im Folgenden.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Steuergeräts, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile
bezeichnen.
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Vorliegend
ist der einzige Unterschied zu 1, dass
die Verknüpfung bereits im Rechnerkern R stattfindet und
zwar durch ein Verknüpfungsmodul V, das die beiden Ansteuerungsentscheidung
der Rechnerkerne K1 und K2 miteinander verknüpft und daraus
eine einzige Ansteuerungsentscheidung bildet. Dies Ansteuerungsentscheidung
wird dann vom Verknüpfungsmodul V zum Ansteuerungsbaustein FLIC übertragen.
Das Verknüpfungsmodul V kann hier ein eigener Hardwarebereich
auf dem Halbleitersubstrat des Rechners R sein, es kann sich dabei
insbesondere um einen dritten Rechnerkern handeln. Es ist jedoch
auch möglich dass das Verknüpfungsmodul V Teil
eines der Rechnerkerne K1 oder K2 ist.
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3 zeigte
eine erfindungsgemäße Konfiguration des Rechners
R. Wiederum bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleich Bauelemente.
Vorliegend sind vereinfach nur die Rechnerkerne K1 und K2 auf dem
Rechnerkern R dargestellt mit ihren Kommunikationsmodulen C1 und
C2 um gegenseitig die Auslastung des jeweils anderen Rechnerkerns
zu ermitteln. Die Rechnerkerne K1 und K2 stellen sich gegenseitig
Aufgaben, um ihre jeweilige Funktionsweise sicherzustellen. Werden
diese Aufgaben nicht erfüllt, dann kommt es zu einer Warnung
bzw. einer Stilllegung des Steuergeräts.
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Vorliegend
weist der Rechner R Speicher M1, M2 und M3 auf, wobei der Speicher
M1 dem Rechnerkern K2 der Speicher M3 dem Rechnerkern K1 und der
Speicher M2 beiden Rechnerkernen zugeordnet ist. Zur Sicherstellung
der vollständigen Hardwaretrennung bei der Bildung der
Ansteuerungsentscheidung verwenden die Rechnerkerne K1 und K2 den
ihnen zugeordneten Speicherbereich auf dem der andere Rechnerkern
nicht zugreifen kann während beispielsweise für
andere Aufgaben der Speicherbereich M2 der beiden Rechnerkerne zugänglich
ist, genutzt werden kann.
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Wie
oben dargestellt können Teile oder der ganze Speicher auch
extern vom Rechner R vorhanden sein.
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4 zeigt
in einem ersten Flussdiagramm die Funktionsweise des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Verfahrensschritt 400 werden wie oben dargestellt die
Sensorwerte von den jeweiligen Unfallsensoriken über die
jeweiligen Sensoranschlüsse an die jeweiligen Rechnerkerne übertragen, so
dass in Verfahrensschritt 401 die jeweiligen Rechnerkerne
ihre Ansteuerungsentscheidung bilden. In Verfahrensschritt 402 werden
dann die Ansteuerungsentscheidungen miteinander verknüpft.
Dies führt dann gegebenenfalls in Verfahrensschritt 403 zur
Ansteuerung.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens. In Verfahrensschritt 500 bestimmen die Rechnerkerne
ihre gegenseitige Auslastung. In Verfahrensschritt 501 stellen sich
die Rechnerkerne gegenseitig Aufgaben und ermitteln in Verfahrensschritt 502 anhand
der Ergebnisse, ob die korrekte Funktionsweise der jeweiligen Rechnerkerne
sichergestellt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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