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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Seitenaufprallsensors
für ein Fahrzeug und einen entsprechenden Seitenaufprallsensor nach
der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
DE 10 2004 038 984
A1 ist eine Vorrichtung zur Crashdetektion bekannt, bei
der Seitencrashsensoren, insbesondere Luftdrucksensoren, genannt
werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Seitenaufprallsensors
für ein Fahrzeug bzw. der erfindungsgemäße
Seitenaufprallsensor mit den Merkmalen der unabhängigen
Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil,
dass der Betrieb dieses Seitenaufprallsensors durch eine zuverlässigere
Bestimmung des Bezugssensorwertes in einer Initialisierungsphase
des Seitenaufprallsensors verbessert wird. In einer Initialisierungsphase
von solchen Seitenaufprallsensoren, wie es Luftdrucksensoren, Beschleunigungssensoren
oder Körperschallsensoren sind, kann es beispielsweise
durch das starke Schließen von Türen des Fahrzeugs
zu einem Signalausschlag dieser Seitenaufprallsensoren kommen. Wird
gleichzeitig der Initialisierungswert, also der Bezugssensorwert,
bestimmt, mit dem im Folgenden die Auswertung der danach gemessenen
Sensorsignale durchgeführt wird, dann kann ein solches Ereignis
negative Folgen auf die Auswertung haben. Erfindungsgemäß wird
nunmehr die Ermittlung dieses Bezugswerts in dieser Initialisierungsphase,
beispielsweise in den ersten 50 ms nach Start des Fahrzeugs, dadurch
verbessert, dass der Bezugswert bereits im Sensor bewertet wird
und in Folge der Bewertung eine Wiederholung der Ermittlung des
Bezugssensorwerts erfolgen kann, um einen zuverlässigeren
Wert zu ermitteln. Damit führt der Seitenaufprallsensor
automatisch und unabhängig von einem Steuergerät
notwendige Wiederholungen der Bestimmung des Bezugssensorwertes
autonom durch. Kann jedoch kein zuverlässiger Wert ermittelt
werden, dann liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Sensorfehler
vor, und der Seitenaufprallsensor qualifiziert selbst den Fehler,
den er letztlich beispielsweise als Fehlercode an das Steuergerät
sendet. Das Steuergerät schaltet dann diesen Seitenaufprallsensor aus.
Ein erneutes und gegebenenfalls mehrmaliges Aus- und Einschalten,
mithin ein Reset, ist nicht mehr notwendig.
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Folglich
ist das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der erfindungsgemäße
Seitenaufprallsensor bezüglich der Robustheit der Bestimmung
dieses Bezugssensorwerts gegenüber solchen Ereignissen wie
dem Türzuschlagen oder einem Hammerschlag deutlich verbessert.
Der Seitenaufprallsensor gewährleistet diese Robustheit
selbständig. Die Robustheit gegenüber einem Türzuschlagereignis
ist damit nicht abhängig von der Software bzw. einem Algorithmus
in einem Steuergerät. Die Fehleranfälligkeit wird
dadurch deutlich gesenkt.
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Ein
weiterer Vorteil ist eine höhere Geschwindigkeit der Bestimmung
des Bezugssensorwerts bei einem Türzuschlag. Das Aus- und
wieder Einschalten durch das Steuergerät dauert deutlich länger
als eine direkte Wiederholung der Bestimmung des Bezugssensorwerts
im Seitenaufprallsensor.
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Es
ist jedoch möglich, das erfindungsgemäße
Verfahren mit der Wiederholung der Bestimmung des Bezugssensorwerts
mit einem wiederholten Aus- und Einschalten des Seitenaufprallsensors
durch das Steuergerät zu kombinieren. Dadurch können
gegebenenfalls noch mehr temporäre Fehlerquellen beseitigt
werden.
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Vorliegend
bedeutet der Betrieb des Seitenaufprallsensors, beispielsweise ein
Luftdrucksensor oder Beschleunigungssensor oder Körperschallsensor,
den Einsatz im Fahrzeug als Teil eines Personenschutzsystems. Ein
solcher Seitenaufprallsensor kommuniziert dabei üblicherweise
mit einem Steuergerät, das die Sensorsignale verarbeitet
und in Folge dessen Steuersignale erzeugt. Das Steuergerät
kann auch mit dem Seitenaufprallsensor in einer baulichen Einheit
vereinigt sein. Üblicherweise ist es jedoch von diesem
Seitenaufprallsensor getrennt und erhält über eine
Datenübertragung, beispielsweise über eine Zweidrahtleitung,
die Daten vom Seitenaufprallsensor.
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Die
Ermittlung eines Bezugssensorwerts in einer Initialisierungsphase
bedeutet, dass dieser Bezugssensorwert, der für die nachfolgende
Auswertung im Steuergerät der Sensorwerte notwendig ist, durch
eine initiale Messung bestimmt wird. Diesem Bezugssensorwert kommt
also eine sehr hohe Bedeutung zu. Dabei kann es sich beispielsweise
um einen Absolutdruck oder den Nullpunkt bei einem Beschleunigungssensor
handeln. Die Ermittlung kann, wie aus den abhängigen Ansprüchen
hervorgeht, durch unterschiedlichste Arten und Weisen erfolgen. Die
Initialisierungsphase sind die ersten Millisekunden nach dem Einschalten
des Kraftfahrzeugs. Diese Phase kann beispielsweise bis 50 ms andauern,
sie kann jedoch auch bis 30 ms oder auch nur wenige ms betragen.
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Das
Bewerten des Bezugssensorwerts bedeutet, dass geprüft wird,
ob dieser Bezugssensorwert innerhalb eines erwarteten Wertebereichs
liegt. Ist nämlich der Seitenaufprallsensor defekt, dann kann
der Bezugssensorwert außerhalb dieses Bereichs liegen,
und damit ist er nicht plausibel und dies weist auf einen Sensordefekt
hin. Ein weiterer Grund für einen unplausiblen Bezugssensorwert
sind solche oben genannten Ereignisse, wie ein Türzuschlagen oder
ein Hammerschlag oder beispielsweise auch ein Fußball,
der auf die Fahrzeugseite trifft. Diese Ereignisse sind jedoch nur
temporär und können in einer Wiederholung eliminiert
werden in ihrer Wirkung. Auch die Bewertung kann, wie die abhängigen
Ansprüche belegen, in unterschiedlichen Variationen erfolgen.
Insbesondere kann auch eine Plausibilisierung durch ein zusätzliches
Sensorelement im Seitenaufprallsensor erfolgen.
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Das
Wiederholen der Ermittlung bedeutet, dass eine Schleife vorgesehen
ist, die durchlaufen wird, wenn die Bewertung des Bezugssensorwerts anzeigt,
dass dieser Bezugssensorwert nicht plausibel ist. Das bedeutet,
die Differenz zwischen den folgenden Messungen und dem Bezugssensorwert
ist außerhalb eines erwarteten Wertebereichs.
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Die
Sensorik ist das Messelement, beispielsweise ein mikromechanisches
Messelement, das kapazitiv oder resistiv den Luftdruck oder die
Beschleunigung erfasst. Diese üblicherweise mit Oberflächen mikromechanisch
hergestellten Sensorelemente können jedoch auch andere
Effekte wie einen piezoresistiven oder piezoelektrischen Effekt
ausnutzen.
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Der
Auswertebaustein ist ein elektrischer Baustein, der, beispielsweise
integriert, die einzelnen Module und Bausteine, die die einzelnen
Aufgaben bewältigen, beinhaltet. Dabei können
die einzelnen Module wie das Ermittlungsmodul den Bewertungsbaustein
und den Schleifenbaustein soft- und/oder hardwaremäßig
ausgeführt sein. Die unterschiedlichsten Variationen von
mehreren integrierten Bausteinen oder die zum Teil zumindest diskreten
elektrischen Bauelemente sind zur Realisierung dieser Module und
Bausteine möglich.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen
des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen
Verfahrens zum Betrieb eines Seitenaufprallsensors für
ein Fahrzeug bzw. des in den unabhängigen Patentansprüchen
angegebenen Seitenaufprallsensors möglich.
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Es
ist dabei vorteilhaft, dass die Ermittlung des Bezugssensorwerts
in der Initialisierungsphase durch eine Momentaufnahme vorgenommen
wird. D. h., ein gemessener Wert wird eingefroren, sodass eine sogenannte
Snapshot-Messung vorliegt. Dies ist ein besonders schnelles Verfahren,
diesen Bezugssensorwert zu erfassen. Alternativ ist es möglich,
diesen Bezugssensorwert, wie beispielsweise einen Absolutdruck der
Luft, im Fahrzeugteil durch eine schnelle Regelung von < 50 ms zu erfassen. Diese
Lösung ist aufwändiger, aber unempfindlicher gegen
Schwankungen des Absolutdrucks.
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Es
ist darüber hinaus von Vorteil, dass wie oben angegeben
der Bezugssensorwert bei einer Auswertung von folgenden Sensorwerten
verwendet wird. Beispielsweise kann bei der Verwendung eines Luftdrucksensors
als Seitenaufprallsensor die relative Druckänderung, die
sich beispielsweise durch die Differenz zwischen dem Absolutdruck
am Anfang, also dem Bezugssensorwert minus dem aktuell gemessenen
Druckwert geteilt durch den Absolutdruckwert am Anfang, ausdrückt.
Diese relative Druckänderung wird beispielsweise zum Steuergerät übertragen.
Daher kann ein fehlerhafter Bezugssensorwert einen großen
Einfluss auf die Auswertung der aktuell gemessenen Sensorwerte haben
und somit gegebenenfalls Auslösezeiten für Personenschutzmittel
wie Airbags verändern.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass das Bewerten durch wenigstens einen Schwellwertvergleich durchgeführt
wird, wobei ein Nichtbestehen des wenigstens einen Schwellwertvergleichs
zu dem Wiederholen führt. D. h. beispielsweise, dass der
Bezugssensorwert oder ein davon abgeleitetes Kriterium einem Schwellwertvergleich
unterzogen wird und eine Wiederholung der Ermittlung des Bezugssensorwerts
nur dann erfolgt, wenn dieser Schwellwertvergleich nicht bestanden
wird. Eine Alternative zur Verwendung des Bezugssensorwerts an sich
für den Schwellwertvergleich ist, den Betrag der Differenz zwischen
dem Bezugssensorwert und den folgenden Messwerten zu integrieren
und dann diese integrierte Differenz einem Schwellwertvergleich
zu unterziehen.
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Es
ist weiterhin von Vorteil, dass das Wiederholen der Ermittlung des
Bezugssensorwerts mehrfach bis zu einer vorgegebenen Anzahl erfolgt.
Wurde dann noch immer nicht ein zufriedenstellender Bezugssensorwert
ermittelt, dann wird ein Fehlercode ausgegeben, was sich beispielsweise
dann in einer Anzeige im Fahrzeug ausdrückt, sodass der
Fahrer gewarnt wird und sein Fahrzeug zu einer Werkstatt fährt.
Diese Anzeige kann beispielsweise durch eine Warnlampe, durch eine
Anzeige textuell und/oder graphisch und/oder eine Sprachausgabe
geschehen.
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Es
ist vorteilhaft, dass der Seitenaufprallsensor als Luftdrucksensor
ausgebildet ist, da dies eine Technologie ist, die zur Detektion
von solchen Seitenaufprallen sehr geeignet ist. Alternativ oder
in Kombination kann der Seitenaufprallsensor auch einen Beschleunigungssensor
enthalten, der eine bewährte Technologie zur Aufprallerkennung
darstellt.
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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
Blockschaltbild eines Personenschutzsystems im Fahrzeug,
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2 ein
Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens
und
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3 ein
Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Seitenaufprallsensors.
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1 zeigt
in einem Blockschaltbild ein Personenschutzsystem in einem Fahrzeug
FZ. Das Personenschutzsystem weist ein Airbagsteuergerät ABSG
auf, das Personenschutzmittel PS wie Airbags oder Gurtstraffer oder
crashaktive Kopfstützen usw. ansteuert. Beispielhaft sind
hier lediglich Seitenaufprallsensoren PPSr, PASr, PPSI und PASI
eingezeichnet, die sich außerhalb des Airbagsteuergeräts befinden
und in den Seitenteilen des Fahrzeugs angeordnet sind. Auf der rechten
Seite ist der Luftdrucksensor PPSr in der Seitentür im
Hohlraum angeordnet, um einen Seitenaufprall auf diese Tür
zu detektieren. Weiterhin ist beispielsweise in der B- oder C-Säule
oder einem Sitzquerträger ein Beschleunigungssensor PASr
mit einer Empfindlichkeitsachse in Fahrzeugquerrichtung vorgesehen,
der Beschleunigungen, die in Fahrzeugquerrichtung auftreten, erfassen
kann. Auf der linken Fahrzeugseite sind dann entsprechende Luftdrucksensoren
PPSI und PASI angeordnet. Die Seitenaufprallsensoren PPSr, PASr, PPSI
und PASI sind über die Schnittstellen IF1 bis IF4 im Steuergerät
ABSG mit dem Steuergerät ABSG verbunden. Bei diesen Schnittstellen
kann es sich um hard- und/oder softwaremäßige
Schnittstellen handeln, wobei eine hardwaremäßige
Ausführung alle Variationen von voll integriert bis voll
diskret aufweisen kann. Insbesondere können die Schnittstellen IF1
bis IF4 in einem Systembaustein des Steuergeräts ABSG als
Teil eines integrierten Schaltkreises ausgeführt sein,
wobei dieser Systembaustein auch andere Funktionen des Steuergeräts
wie die Energieversorgung beinhaltet. Die Daten der Seitenaufprallsensoren
werden von den Schnittstellen IF1 bis 4 dann beispielsweise über
den SPI-Bus zum Mikrocontroller μC übertragen,
der den Ansteuerungsalgorithmus zur Ansteuerung der Personenschutzmittel rechnet.
Beispielsweise können vorliegend die Signale der Luftdrucksensoren
PPSI und PPSr durch die Signale der Beschleunigungssensoren PASI
und PASr plausibilisiert werden. Der Ansteuerungsalgorithmus, den
der Mikrocontroller μC rechnet, beurteilt beispielsweise
das Luftdrucksignal und Ableitungen davon. Durch eine Fusion der
unterschiedlichen Pfade wird dann die Entscheidung getroffen, ob
die Personenschutzmittel PS anzusteuern sind oder nicht. Ist das
der Fall, dann überträgt der Mikrocontroller μC ein
Ansteuersignal an die Ansteuerschaltung FLIC, die auch Teil des
Systembausteins sein kann, wobei die Ansteuerschaltung FLIC elektrisch
steuerbare Leistungsendstufen aufweist, mithin Transistoren, die beispielsweise
einen Zündstrom zu den Zündelementen der Personenschutzmittel
zuführen.
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Erfindungsgemäß führen
zumindest die Luftdrucksensoren PPSr und PPSI das erfindungsgemäße
Verfahren durch, um einen korrekten Bezugssensorwert in einer Initialisierungsphase
nach dem Einschalten des Fahrzeugs FZ zu erzeugen. Mit Beschleunigungssensoren
ist das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls durchführbar.
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Wie
dieses Verfahren abläuft, wird in 2 erläutert.
In Verfahrensschritt 200 beginnt das Verfahren. In Verfahrensschritt 201 wird
der Bezugssensorwert ermittelt. Dies kann beispielsweise durch eine
Momentaufnahme eines gemessenen Sensorwerts erreicht werden, beispielsweise
den ersten gemessenen Sensorwert oder durch eine schnelle Regelung,
die beispielsweise eine Zeitkonstante von < 30 ms hat. Diese Regelung kann insbesondere
digital ausgeführt werden. In Verfahrensschritt 202 wird
die Abweichung der folgenden Sensorwerte zum Bezugssensorwert, für
beispielsweise eine Dauer von 40 ms, bewertet. Dies kann beispielsweise
durch eine Schwellwertabfrage geschehen oder auch durch die Betrachtung
einer integrierten Differenz zwischen dem Bezugssensorwert und den
folgenden Sensormesswerten, indem diese integrierte Differenz mit
einem Schwellwert verglichen wird. Die Schwellwerte sind dann jeweils
in einem Speicher abgespeichert.
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In
Verfahrensschritt 203 wird geprüft, ob der in
Verfahrensschritt 201 ermittelte Bezugssensorwert die Bewertung
in Verfahrensschritt 202 bestanden hat. Ist das der Fall,
dann wird in Verfahrensschritt 204 erkannt, dass der Seitenaufprallsensor
bezüglich dieses Tests in Ordnung ist. Es kann dann auch
der Relativdruckwert oder ein aktueller Beschleunigungswert übertragen
werden. Dies kann durch den aktuellen Absolutdruck ergänzt
werden.
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Hat
jedoch der in Verfahrensschritt 201 ermittelte Bezugssensorwert
die Bewertung nach Verfahrensschritt 202 nicht bestanden,
dann wird zu Verfahrensschritt 205 gesprungen. um zu prüfen,
wie oft der Bezugssensorwert schon ermittelt wurde. Vorliegend wird
geprüft, ob dies schon dreimal geschehen ist. Ist das der
Fall, dann wird in Verfahrensschritt 206 erkannt, dass
der Bezugssensorwert dauerhaft fehlerhaft ist und ein entsprechender
Fehlercode an das Airbagsteuergerät ABSG wird in Verfahrensschritt 206 übertragen.
Sodann wird eine Warnung an den Fahrer über eine Warnlampe
oder einer Anzeige und/oder Ansage ausgegeben.
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Wurde
jedoch in Verfahrensschritt 205 erkannt, dass noch keine
drei Durchläufe der Ermittlung des Bezugssensorwerts stattgefunden
haben, dann wird in Verfahrensschritt 207 ein Zähler
inkrementiert, der in Verfahrensschritt 205 geprüft
wird und zurück zu Verfahrensschritt 201 gesprungen.
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3 zeigt
in einem Blockschaltbild den Aufbau des erfindungsgemäßen
Seitenaufprallsensors. In einem Gehäuse des Luftdrucksensors
PPS bzw. Beschleunigungssensors PASr ist ein Sensorelement SE vorgesehen,
das die eigentliche Sensiervorrichtung aufweist, die mikromechanisch
hergestellt wurde, beispielsweise durch Oberflächenmikromechanik
und kapazitiv oder resistiv beispielsweise die Beschleunigung misst.
Auch der Luftdruck kann so kapazitiv gemessen werden. Diese Kapazität
wird dann in eine Spannung umgesetzt, verstärkt und digitalisiert.
So entstandene Luftdruckwerte p bzw. Beschleunigungswert a wird
zu einem Auswertebaustein AB, der sich im Seitenaufprallsensor befindet, übertragen.
Dieser Auswertebaustein AB kann alle möglichen Konfigurationen
eines Hardwarebausteins aufweisen: Er kann ein integrierter Schaltkreis
sein, er kann aus mehreren integrierten Schaltkreisen bestehen,
er kann eine Kombination aus integrierten Schaltkreisen und diskreten
Bauelementen sein, er kann ein Prozessor sein, mit entsprechender
Software, etc. Vorliegend gelangen die Messsignale in ein Ermittlungsmodul
EM, das den Bezugssensorwert P0 bzw. A0 ermittelt. Dieser Bezugssensorwert
wird im Bewertungsbaustein BM zugeführt, der beispielsweise
einen Schwellwertvergleich durchführt. Das Bewertungsergebnis
wird im Schleifenbaustein SM übertragen, der einerseits
feststellt, ob der Bezugssensorwert A0, P0 die Bewertung bestanden
hat, um dann die Initialisierungsphase fortzusetzen oder das der
ermittelte Bezugssensorwert A0, P0 die Bewertung nicht bestanden
hat, um dann die Ermittlung erneut vorzunehmen, sodass der Ermittlungsbaustein EM
erneut aktiviert wird. Hat der Schleifenbaustein SM jedoch festgestellt,
dass die Ermittlung bereits dreimal vorgenommen wurde, dann wird über
den Treiberbaustein T ein Fehlercode an das Airbagsteuergerät übertragen,
um eine Warnung auszugeben, dass der Seitenaufprallsensor defekt
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004038984
A1 [0002]