DE102008011165B4

DE102008011165B4 - Sensoranordnung für ein Insassenschutzsystem eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102008011165B4
Application number: DE102008011165.1A
Authority: DE
Inventors: Richard Baur; Stephan Muhr; Klaus Achatz; Mark Willerton
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Arriver Software AB
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2028-02-27
Also published as: CN101952144A; US20110066333A1; US8527074B2; WO2009106207A1; CN101952144B; DE102008011165A1

Abstract

Sensoranordnung für ein Insassenschutzsystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend – eine erste Gruppe von Sensoren (10, 12), mit denen eine erste Gruppe von Zustandsparametern erfassbar sind, welche von einer nachgeschalteten Entscheidungseinheit gemeinsam zur Erkennung eines ersten Ereignisses nutzbar sind, – eine erste, eingangsseitig mit wenigstens einem Sensor (12) der ersten Sensorgruppe gekoppelte Digitaleinheit (20), die ihr zugeführte Sensor-Ausgangssignale verarbeitet und zur Weiterleitung an die Entscheidungseinheit als Digitalwerte bereitstellt, gekennzeichnet durch – eine zweite Gruppe von Sensoren (14, 16, 18), mit denen eine zweite Gruppe von Zustandsparametern erfassbar sind, welche von der nachgeschalteten Entscheidungseinheit gemeinsam zur Erkennung eines zweiten Ereignisses nutzbar sind, – eine zweite, eingangsseitig mit wenigstens einem Sensor (16, 18) der zweiten Sensorgruppe gekoppelte Digitaleinheit (22), die ihr zugeführte Sensor-Ausgangssignale verarbeitet und zur Weiterleitung an die Entscheidungseinheit als Digitalwerte bereitstellt, wobei – wenigstens ein Sensor (10) der ersten Sensorgruppe mit der zweiten Digitaleinheit (22) und wenigstens ein Sensor (14) der zweiten Sensorgruppe mit der ersten Digitaleinheit (20) gekoppelt ist, und – die Digitaleinheiten (20, 22) ausgangsseitig mit einem ersten und einem zweiten Knoten (28, 30), die ihnen jeweils zugeführten Digitalwerte entsprechend auf eine erste und eine zweite Ausgangsleitung (32, 34) zusammenführen, derart gekoppelt sind, dass der erste Knoten (28) die den Sensoren (10, 12) der ersten Sensorgruppe entsprechenden Digitalwerte auf der ersten Ausgangsleitung (32) und der zweite Knoten (30) die den Sensoren (14, 16, 18) der zweiten Sensorgruppe entsprechenden Digitalwerte auf der zweiten Ausgangsleitung (34) zusammenführt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoranordnung für ein Insassenschutzsystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend
– eine erste Gruppe von Sensoren, mit denen eine erste Gruppe von Zustandsparametern erfassbar sind, welche von einer nachgeschalteten Entscheidungseinheit gemeinsam zur Erkennung eines ersten Ereignisses nutzbar sind,
– eine erste, eingangsseitig mit Sensoren der ersten Sensorgruppe gekoppelte Digitaleinheit, die ihr zugeführte Sensor-Ausgangssignale verarbeitet und zur Weiterleitung an die Entscheidungseinheit als Digitalwerte bereitstellt.
Stand der Technik
Derartige Anordnungen als sog. Crash-Erkennungssysteme allgemein bekannt. In der Regel sind von der Sensorgruppe zwei senkrecht zueinander, typischerweise in Längsrichtung und in Querrichtung des Fahrzeugs ausgerichtete Beschleunigungssensoren umfasst, die übermäßige Beschleunigungskomponenten des Fahrzeugs erfassen und an eine Digitaleinheit, die beispielsweise der Digitalisierung analoger Sensor-Ausgangssignale dient, weiterleitet. Die digitalisierten Daten werden dann an ein Steuergerät weitergeleitet, welches eine Entscheidung über evtl. zu ergreifende Insassenschutzmaßnahmen, wie beispielsweise das Straffen von Gurten oder die Auslösung von Airbags, trifft.
Eine weitergehende Form der Unfallsensorik ist aus der DE 10 2006 009 372 A1 bekannt. Dort wird ein Überroll- oder Rollover-Erkennungssystem für ein Kraftfahrzeug offenbart. Das System besteht auch hier aus einer Gruppe von Sensoren, insbesondere nämlich aus einem Querbeschleunigungssensor, der Beschleunigungen entlang der Fahrzeug-Querachse erfasst und einem Vertikalbeschleunigungssensor, der Vertikalbeschleunigungen des Kraftfahrzeugs erfasst. Zusätzlich ist ein Drehratensensor vorgesehen, der Drehungen des Fahrzeugs um seine Längsachse erfasst. Die Ausgangssignale der Beschleunigungssensoren werden einer Digitaleinheit zugeführt, wo sie einer digitalen Filterung und weiteren Verarbeitung unterworfen und auf einer gemeinsamen Ausgangsleitung an ein Steuergerät ausgegeben werden. Bei dem bekannten System werden die Daten des Drehratensensors direkt dem Steuergerät zugeführt. Auch hier entscheidet das Steuergerät auf Basis der ihm zugeführten Daten über evtl. Insassenschutzmaßnahmen.
Aus der DE 102 35 567 A1 ist eine Überrollsensorik bekannt, die ohne Drehratensensor auskommt und eine Entscheidung darüber, ob ein Überrollereignis vorliegt, allein auf Basis einer gemessenen Vertikalbeschleunigung in Zusammenhang mit einer Längs- oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs trifft. Dieses System muss jedoch im Hinblick auf eine zuverlässige Abgrenzung zu reinen Crash-Ereignissen als suboptimal angesehen werden.
Während eine reine Crash-Sensorik in modernen Fahrzeugen zur Serienausstattung gehört, ist die Überrollsensorik oft eine Zusatzoption, die vom Kunden zugekauft wird. Typischerweise wird dem Kundenwunsch durch Einbau eines zusätzlichen Moduls, umfassend eine zusätzliche Sensorgruppe und eine zusätzliche Digitaleinheit, entsprochen. Weiter muss die Algorithmik in einem Steuergerät, welches die Daten beider Sensorgruppen verarbeitet, entsprechend angepasst werden. Letzteres stellt einen wesentlichen Eingriff dar, da die Algorithmik für die Erkennung einfacher Crash-Ereignisse vergleichsweise einfach ist im Vergleich zur Erkennung zweier unterschiedlicher Ereignisse (Crash und Überrollen), die zudem zuverlässig unterschieden werden müssen, um jeweils die adäquaten Insassenschutzmaßnahmen ergreifen zu können.
Eine besonders kritische Situation kann sich ergeben, wenn aufgrund eines Bauteilausfalls die Informationen einer Sensorgruppe nicht an das Steuergerät weitergeleitet werden. Aufgrund der komplexen Algorithmik kann es geschehen, dass dann auch die Sensordaten der verbleibenden Sensorgruppe falsch interpretiert werden und die Gesamt-Performance des Systems schlechter ist als diejenige eines nur auf die Erkennung von Crash-Ereignissen ausgerichteten Systems. Als besonders ausfallkritisch müssen dabei die Digitaleinheiten, typischerweise realisiert durch Mikrocontroller, angesehen werden, da sie einen ”Flaschenhals” im Datenfluss darstellen.
Die oben genannten Schwierigkeiten könnten zwar vermieden werden, indem bei Aufrüstung des Sensorsystems für die Erkennung zweier unterschiedlicher Ereignisse die Sensordaten nur über einen gemeinsamen Mikrocontroller gesendet würden. Dies würde das Steuergerät in die Lage versetzen, den Ausfall dieses Teils aufgrund des Ausbleibens jeglicher Daten zuverlässig zu erkennen. Im Ergebnis würde dies jedoch zu einem Totalausfall des Schutzsystems führen, was nicht wünschenswert ist. Auch müsste, um die Aufrüstbarkeit zu erhalten, bei jeder Basisversion, d. h. nur Crash-Sensorik, ein vielkanaliger Mikrocontroller eingesetzt werden, der im Fall der Aufrüstung zur Überroll-Sensorik aufwendig neu verdrahtet werden müsste. Dies ist fertigungstechnisch nachteilig.
Im Hinblick auf die Problematik des Ausfalls einzelner Sensoren ist aus der DE 101 62 689 A1 ein vollständig redundantes System bekannt, bei dem jede relevante Messgröße über mindestens zwei unabhängig voneinander arbeitende Pfade erfasst und ausgewertet wird. Jeder Pfad umfasst einen eigenen Sensor, eigene Übertragungswege und eine eigene Auswerteeinheit. Vergleich der resultierenden Größen soll dann zu der Erkennnis führen, ob ein Sensor (oder ein im nachgeschaltetes Element) defekt ist. Problematisch dabei ist jedoch die einerseits wünschenswerte Unabhängigkeit der Pfade zueinander, die allerdings andererseits bei divergierenden Werten eine übergeordnete Instanz verlangt, die eine endgültige Entscheidung darüber trifft, welcher der divergierenden Werte der korrekte und welcher zu verwerfen ist.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches leicht für die Erkennung eines zusätzlichen Ereignisses aufrüstbar ist und das auch bei Teileausfall eine hohe Funktionssicherheit bietet.
Darlegung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 gelöst durch

– eine zweite Gruppe von Sensoren, mit denen eine zweite Gruppe von Zustandsparametern erfassbar sind, welche von der nachgeschalteten Entscheidungseinheit gemeinsam zur Erkennung eines zweiten Ereignisses nutzbar sind,
– eine zweite, eingangsseitig mit Sensoren der zweiten Sensorgruppe gekoppelte Digitaleinheit, die ihr zugeführte Sensor-Ausgangssignale verarbeitet und zur Weiterleitung an die Entscheidungseinheit als Digitalwerte bereitstellt, wobei
– wenigstens ein Sensor der ersten Sensorgruppe mit der zweiten Digitaleinheit und wenigstens ein Sensor der zweiten Sensorgruppe mit der ersten Digitaleinheit gekoppelt ist, und
– die Digitaleinheiten ausgangsseitig mit einem ersten und einem zweiten Knoten, die ihnen jeweils zugeführten Digitalwerte entsprechend auf eine erste und eine zweite Ausgangsleitung zusammenführen, derart gekoppelt sind, dass der erste Knoten die den Sensoren der ersten Sensorgruppe entsprechenden Digitalwerte auf der ersten Ausgangsleitung und der zweite Knoten die den Sensoren der zweiten Sensorgruppe entsprechenden Digitalwerte auf der zweiten Ausgangsleitung zusammenführt.

Kern der Erfindung ist eine Verschränkung der Sensordaten vor den durch die Digitaleinheiten gebildeten Flaschenhälsen und eine Neuordnung der Sensordaten vor ihrer Zuführung zum Steuergerät. So werden erfindungsgemäß die thematisch, d. h. auf eines der zu erkennenden Ereignisse bezogen, geordneten Sensordaten aufgespalten und unterschiedlichen Digitaleinheiten zugeführt. Nach der gewünschten Verarbeitung in den Digitaleinheiten, die beispielsweise eine Digitalisierung von analogen Sensordaten umfassen kann, werden die Daten wieder in ihrer thematischen Ordnung zusammengefasst und jeweils auf eine dem jeweils zu erkennenden Ereignis zugeordnete Leitung zum Steuergerät aufcodiert. Das Steuergerät erhält somit auf ereignisspezifischen Eingängen alle zur Beurteilung des Ereignisses relevanten Zustandsparameter. Gleichwohl führt ein Ausfall einer Digitaleinheit trotz ihrer Schlüsselstellung als ”Flaschenhals” nicht zu einem Totalausfall des Informationsflusses zu einem der Ereignisse. Vielmehr werden die Zustandsparameter beider Ereignisse unvollständig übertragen, was jedoch bei geschickter Wahl der Verschränkung durch Nutzung redundanter Informationen wenigstens teilweise kompensiert werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Sensorgruppe einen Längsbeschleunigungssensor für hohe Beschleunigungskomponenten entlang der Längsachse des Kraftfahrzeugs sowie einen Querbeschleunigungssensor für hohe Beschleunigungskomponenten entlang der Querachse des Kraftfahrzeugs umfasst. Dies einer bekannten Crash-Sensorik.
Bevorzugt umfasst die zweite Sensorgruppe einen Querbeschleunigungssensor für niedrige Beschleunigungskomponenten entlang der Querachse des Kraftfahrzeugs, einen Vertikalbeschleunigungssensor für niedrige Beschleunigungskomponenten entlang der Vertikalachse des Kraftfahrzeugs und einen Drehratensensor für Drehungen des Kraftfahrzeugs um eine zu seiner Vertikalachse senkrechte Achse, vorzugsweise um die Dies entspricht dem Aufbau einer typischen Überroll-Sensorik.
Bei einer solchen Gestaltung des Sensorsystems, bei der typischerweise die Crash-Sensorik die Basissensorik und die Überroll-Sensorik die optionale Zusatzsensorik darstellen, ist bevorzugt der mit der ersten Digitaleinheit gekoppelte Sensor der zweiten Sensorgruppe deren Drehratensensor. Dies bedeutet, dass die Daten des Drehratensensors, die grundsätzlich – wenn auch suboptimal – alleine hinreichend sein können, ein Überrollereignis zu detektieren, aus ihrer thematischen Ordnung herausgelöst werden. Vorteilhafter Weise ist im Gegenzug der mit der zweiten Digitaleinheit gekoppelte Sensor der ersten Sensorgruppe deren Querbeschleunigungssensor. Dies bedeutet, dass bei der Crash-Sensorik die Daten des Querbeschleunigungssensors aus ihrer thematischen Ordnung herausgelöst werden. Somit werden die Daten des Querbeschleunigungssensors der Crash-Sensorik mit den Daten des Drehratensensors der Überroll-Sensorik verschränkt und der jeweils anderen Digitaleinheit zur Verarbeitung, insbesondere Digitalisierung zugeführt. Nach ihrer Verarbeitung in der Digitaleinheit werden alle Sensordaten über die zwei Knoten wieder ihrer ursprünglichen thematischen Ordnung zugeführt und auf den zwei ereignisspezifischen Ausgangsleitungen dem Steuergerät zugeführt. Dies hat wesentliche Vorteile im Fall eines Schadens einer der Digitaleinheiten. Fällt z. B. die erste Digitaleinheit aus, so werden auf der ersten Ausgangsleitung die Daten des Drehratensensors und auf der zweiten Ausgangsleitung die Längsbeschleunigungsdaten der Crash-Sensorik an das Steuergerät übermittelt. Damit können noch die meisten Arten von Crash-Ereignissen und Überrollereignissen – wenn auch suboptimal – erkannt werden. Umgekehrt werden bei einem Ausfall der zweiten Digitaleinheit auf der ersten Ausgangsleitung die Quer- und Vertikalbeschleunigungsdaten der Überrollsensorik und auf der zweiten Ausgangsleitung die Querbeschleunigungsdaten der Crash-Sensorik an das Steuergerät übertragen. Auch dies ist hinreichend, um – wenn auch suboptimal – die meisten Crash- und Überrollereignisse zu erkennen.
Die Codierung der Daten auf den ereignisspezifischen Ausgangsleitungen erfolgt vorzugsweise als periodische Abfolge der dem jeweiligen Knoten zugeführten Digitalwerte. Dabei wird günstigerweise ein dem Steuergerät bekanntes Protokoll, d. h. eine vordefinierte Zeitenfolge verwendet. Auf diese Weise kann das Steuergerät die eingehenden Daten aufgrund ihrer Position in der periodischen Abfolge identifizieren. Bei der Codierung kann eine einzelfallbezogene Priorisierung der Daten vorgenommen werden. So hat sich beispielsweise herausgestellt, dass die Daten des Vertikalbeschleunigungssensors und des Querbeschleunigungssensors der zweiten Sensorgruppe, d. h. vorzugsweise der Überrollsensorik, zeitlich weniger kritisch sind als die Daten des Drehratensensors oder die Daten des Quer- bzw. des Längsbeschleunigungssensors der ersten Sensorgruppe, d. h. vorzugsweise der Crash-Sensorik. Daher ist bei einer günstigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die dem Querbeschleunigungssensor und dem Vertikalbeschleunigungssensor der zweiten Sensorgruppe entsprechenden Digitalwerte innerhalb der periodischen Abfolge im selben Zeitfenster positioniert und alternierend in aufeinanderfolgenden Perioden codiert sind. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass bei der bevorzugten Ausführungsform während einer Codierungsperiode die Daten des Querbeschleunigungssensors der Überroll-Sensorik und in der darauf folgenden Periode die Daten des Vertikalbeschleunigungssensors der Überroll-Sensorik auf derselben Position oder Phase der Periode codiert werden. Die übrigen Daten, die, wie oben erläutert, zeitkritischer sind, werden mit jeder Periode übermittelt.
Welcher speziellen Verarbeitung die Sensordaten in den Digitaleinheiten unterworfen werden, kann vom Fachmann im Hinblick auf den speziellen Einsatzbereich weitgehend frei gewählt werden. Eine typische Verarbeitung ist dabei die Digitalisierung analoger Sensorsignale. Alternativ oder zusätzlich kann bei einer Weiterbildung der Erfindung auch ein Schwellenwertvergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert vorgenommen werden. Bei dieser Ausführungsform kann dann vorgesehen sein, dass die auf den ereignisspezifischen Ausgangsleitungen gesendeten Daten 1-Bit-Werte sind, die dem Steuergerät lediglich mitteilen, dass der entsprechende Sensor eine Über- bzw. Unterschreitung des ihm zugeordneten Schwellenwertes detektiert hat. Bei anderen Ausführungsformen können stattdessen auch Werte in größerer Digitalisierungstiefe an das Steuergerät zur weiteren Verarbeitung übermittelt werden. Schwellenwertvergleiche können bei dieser Ausführungsform im Steuergerät vorgenommen werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Es zeigen:
1: ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Sensorsystems;
2: ein Diagramm des bevorzugten Timings des Sensorsystems von 1
Ausführliche Beschreibung konkreter Ausführungsformen
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorsystems. Das System ist aus zwei modularen Bauteilgruppen aufgebaut, die jeweils eine Sensorgruppe, einen Mikrocontroller und einen Knoten umfassen. Die erste Bauteilgruppe entspricht im Wesentlichen einer bekannten Crash-Sensorik. Die zweite Bauteilgruppe entspricht im Wesentlichen einer bekannten Überroll-Sensorik. Die vorliegende Erfindung zeigt sich in der vorteilhaften Verknüpfung beider Bauteilgruppen.
Die erste Sensorgruppe umfasst einen Querbeschleunigungssensor 10 für hohe Beschleunigungen entlang der Querachse des Fahrzeugs sowie einen Längsbeschleunigungssensor 12 für hohe Beschleunigungen entlang der Längsachse des Fahrzeugs. Die zweite Sensorgruppe umfasst einen Drehratensensor 14 zur Erfassung einer Drehung des Fahrzeugs um seine Längsachse, einen Querbeschleunigungssensor 16 für niedrige Beschleunigungen entlang der Querachse des Fahrzeugs sowie einen Vertikalbeschleunigungssensor 18 zur Erfassung geringer Beschleunigungen entlang der Vertikalachse des Fahrzeugs. Die Sensoren der beiden Gruppen sind thematisch geordnet, d. h. diejenigen Sensoren, die gemeinsam zur Erfassung eines Ereignisses nutzbar sind, sind in einer Sensorgruppe zusammengefasst. Dies kann sich in der Anordnung aller Sensoren einer Sensorgruppe in einem gemeinsamen Gehäuse äußern. Bei der vorliegenden Ausführungsform gehören die Sensoren 10 und 12 der ersten Sensorgruppe zu einer Crash-Sensorik, während die Sensoren 14, 16 und 18 der zweiten Sensorgruppe zu einer Überroll-Sensorik gehören.
Den Sensorgruppen nachgeschaltet sind eine erste Digitaleinheit, vorzugsweise ein erster Mikrocontroller 20 sowie eine zweite Digitaleinheit, vorzugsweise ein zweiter Mikrocontroller 22. In den Mikrocontrollern 20, 22 sind jeweils drei funktionale Einheiten realisiert, nämlich ein Multiplexer 202 bzw. 222, ein Analog/Digital-Wandler 204 bzw. 224 sowie ein Demultiplexer 206 bzw. 226. Die genannten funktionalen Einheiten können in Software, in Hardware oder in einer Kombination aus Software und Hardware in den Digitaleinheiten 20 bzw. 22 realisiert sein. Die Eingänge des ersten Multiplexers 202 werden mit den Sensordaten des Längsbeschleunigungssensors 12 der Crash-Sensorik sowie den Sensordaten des Drehratensensors 14 der Überroll-Sensorik beschickt. Die Eingänge des zweiten Multiplexers 222 werden mit den Sensordaten der Quer- und Vertikalbeschleunigungssensoren 16, 18 der Überroll-Sensorik sowie den Sensordaten des Querbeschleunigungssensors 10 der Crash-Sensorik beschickt. In einem von einem zentralen Taktgeber 24 vorgegebenen Takt werden die an den Eingängen der Multiplexer 202, 222 anliegenden, analogen Sensordaten einem A/D-Wandler 204 bzw. 224 zugeführt, wo sie in der erforderlichen Digitalisierungstiefe digitalisiert werden. Von dem jeweils nachgeschalteten Demultiplexer 206 bzw. 226 werden die digitalisierten Sensordaten an Ausgänge der Mikrocontroller 20 bzw. 22 geleitet.
Den Mikrocontrollern 20, 22 nachgeschaltet sind ein erster Knoten 28 und ein zweiter Knoten 30, die die an den Knoteneingängen jeweils anliegenden Digitaldaten auf einer zugeordneten Ausgangsleitung 32 bzw. 34 ausgeben. Die Ausgangsleitungen 32, 34 sind mit einem nicht näher dargestellten Steuergerät verbunden, in dem eine weitergehende Verarbeitung und insbesondere eine Entscheidung über zu treffende Insassenschutzmaßnahmen erfolgt. Die Knoten 28, 30 können als einfache Verstärker oder als Summierer realisiert sein, wobei jedoch zu beachten ist, dass keine echte Datensummierung erfolgt; vielmehr sind die Demultiplexer 206, 226 so getaktet, dass zu einem Zeitfenster innerhalb einer Codierungsperiode an jedem Knoten 28, 30 nur ein Wert anliegt, während die anderen Knoteneingänge mit hochohmigen Mikrocontroller-Ausgängen verbunden sind.
An den Eingängen der Knoten 28, 30 werden wieder die thematischen Ordnungen der eingangsseitigen Sensorgruppen hergestellt. D. h. an den Eingängen des ersten Knotens 28 liegen die Quer- und Längsbeschleunigungsdaten der Sensoren 10 und 12 der ersten Sensorgruppe an, während an den Eingängen des zweiten Knotens 30 die Quer- und Vertikalbeschleunigungsdaten sowie die Drehratendaten der Sensoren 14, 16, 18 der zweiten Sensorgruppe anliegen. Diese Daten werden gemäß einem vorgegebenen Protokoll periodisch in stets gleichbleibenden Zeitfenstern auf die ereignisspezifischen Ausgangsleitungen 32, 34 codiert und ereignisspezifischen Eingängen des nicht dargestellten Steuergerätes zugeführt. Mit anderen Worten werden auf der ersten Ausgangsleitung 32 die Zustandsparameter übermittelt, die zur Erkennung eines Crash-Ereignisses optimaler Weise genutzt werden, und auf der zweiten Ausgangsleitung 34 werden diejenigen Zustandsparameter übermittelt, die optimaler Weise zur Erkennung eines Überrollereignisses genutzt werden.
Man erkennt in 1 deutlich die zweifache Datenverschränkung der vorliegenden Erfindung. So werden insbesondere die Daten des Querbeschleunigungssensors 10 der Crash-Sensorik und die Daten des Drehratensensors 14 der Überrollsensorik aus ihrem thematischen Zusammenhang herausgelöst und gemeinsam mit den Daten der restlichen Sensoren der jeweils anderen Sensorgruppe in einem Mikrocontroller verarbeitet. Nach der Verarbeitung erfolgt eine erneute Verschränkung und die ausgegliederten Daten werden in ereignisspezifische Knoten 28, 30 zurückgeführt und auf ereignisspezifischen Leitungen codiert. Dies führt dazu, dass bei Ausfall eines Mikrocontrollers 20, 22 keine der Ausgangsleitungen 32, 34 gänzlich ”tot” ist, sondern dass auf beiden Leitungen 32, 34 Daten an das Steuergerät geleitet werden, die noch ausreichen sind, um sowohl Crash- als auch Überrollereignisse zu detektieren und insbesondere beide Ereignisarten zu unterscheiden. Bei der gezeigten Ausführungsform werden bei Ausfall des ersten Mikrocontrollers 20 auf der ersten Ausgangsleitung 32 die Daten des Querbeschleunigungssensors 10 der Crash-Sensorik und auf der zweiten Ausgangsleitung 34 die Daten der Quer- und Vertikalbeschleunigungssensoren 16, 18 der Überroll-Sensorik übermittelt. Bei Ausfall des zweiten Mikrocontrollers 22 werden auf der ersten Ausgangsleitung 32 die Daten des Längsbeschleunigungssensors 12 der Crash-Sensorik und auf der zweiten Ausgangsleitung 34 die Daten des Drehratensensors 14 der Überroll-Sensorik übermittelt.
Das Sensorsystem der vorliegenden Erfindung zeichnet sich durch hohe Modularität aus. So ist es beispielsweise möglich, in einer Basisversion eines Kraftfahrzeugs nur die erste Sensorgruppe mit den Sensoren 10 und 12, den ersten Mikrocontroller 20 und den ersten Knoten 28 mit der ersten Ausgangsleitung 32 vorzusehen. Der Querbeschleunigungssensor 10 wäre dann an einen Eingang des Multiplexers 202 gekoppelt und der in 1 mit dem zweiten Knoten 30 gekoppelte Ausgang des Demultiplexers 206 wäre mit einem Eingang des ersten Knotens 28 gekoppelt. Zur Aufrüstung des Systems auf eine verbesserte Unfallsensorik mit Überrollerkennung könnte die selbe Platine mit dem zusätzlichen Mikrocontroller 22 und dem zusätzlichen Knoten 30 bestückt werden. Die geänderte Verdrahtung gemäß 1 wäre leicht und unproblematisch durchführbar. Auch die entsprechend andere Programmierung des Steuergerätes wäre leicht zu bewerkstelligen. Insbesondere lassen sich so die Bauteilkosten aufgrund der geringeren erforderlichen Kanalzahlen jedes Mikrocontrollers gering halten und es wird zusätzlich eine verbesserte Ausfallsicherheit im Vergleich zu zwei separaten Systemen oder einem System mit gemeinsamem, vielkanaligem Mikrocontroller für beide Ereignissensoriken erreicht.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Timings des oben gezeigten Sensorsystems. Die speziellen Formen und Abfolgen der Synchronisierungspulse (Sync1 und Sync2) bzw. der Steuerpulse (CTRL1 und CTRL2) sind für die vorliegende Erfindung nicht zwingend. Die Abstimmung zwischen Auslesen der analogen Sensoren, deren Digitalisierung und deren Multiplexing bzw. Demultiplexing kann vom Fachmann in Bezug auf den Einzelfall und die verwendeten Bauteile optimiert werden. Wichtig für die gezeigte Ausführungsform der Erfindung ist die Codierung auf den Ausgangsleitungen 32, 34, die in dem Timing-Diagramm von 2 als DL1 und DL2 bezeichnet ist. Auf der ersten Ausgangsleitung 32 ist im Normalfall das Signal DL1 codiert, welches abwechselnd die den Quer- und Längsbeschleunigungssensoren 10, 12 der Crash-Sensorik zugeordneten Daten übermittelt. Die Periode dieser Codierung entspricht dem Abstand zwischen den sync1-Pulsen. Auf der Ausgangsleitung 34 ist das im Timing-Diagramm mit DL2 bezeichnete Signal codiert, welches eine doppelt so lange Periode aufweist. Hier werden in einer ersten Halbperiode die Querbeschleunigungsdaten des Sensors 16 und die Drehratendatendaten des Sensors 14 und in einer zweiten Halbperiode die Vertikalbeschleunigungsdaten des Sensors 18 und ein Null-Signal übermittelt. Dies ist ohne Weiteres möglich, da die Zustandsparameter, die zur Erkennung eines Überrollereignisses genutzt werden können, weniger zeitkritisch sind als die Zustandsparameter für eine Crash-Sensorik.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten anhand gegeben. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Erkennung von Crash- und Überrollereignissen beschränkt. Auch ist das Prinzip der vorliegenden Erfindung auf mehr als zwei Sensorgruppen erweiterbar.
Bezugszeichenliste

10: Querbeschleunigungssensor der Crash-Sensorik
12: Längsbeschleunigungssensor der Crash-Sensorik
14: Drehratensensor der Überrollsensorik
16: Querbeschleunigungssensor der Überrollsensorik
18: Vertikalbeschleunigungssensor der Überrollsensorik
20: erster Mikrocontroller
202: Multiplexer von 20
204: A/D-Wandler von 20
206: Demultiplexer von 20
22: zweiter Mikrocontroller
222: Multiplexer von 22
224: A/D-Wandler von 22
226: Demultiplexer von 22
24: Taktgeber
28: erster Knoten
30: zweiter Knoten
32: erste Ausgangsleitung
34: zweite Ausgangsleitung

Claims

Sensoranordnung für ein Insassenschutzsystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend – eine erste Gruppe von Sensoren (10, 12), mit denen eine erste Gruppe von Zustandsparametern erfassbar sind, welche von einer nachgeschalteten Entscheidungseinheit gemeinsam zur Erkennung eines ersten Ereignisses nutzbar sind, – eine erste, eingangsseitig mit wenigstens einem Sensor (12) der ersten Sensorgruppe gekoppelte Digitaleinheit (20), die ihr zugeführte Sensor-Ausgangssignale verarbeitet und zur Weiterleitung an die Entscheidungseinheit als Digitalwerte bereitstellt, gekennzeichnet durch – eine zweite Gruppe von Sensoren (14, 16, 18), mit denen eine zweite Gruppe von Zustandsparametern erfassbar sind, welche von der nachgeschalteten Entscheidungseinheit gemeinsam zur Erkennung eines zweiten Ereignisses nutzbar sind, – eine zweite, eingangsseitig mit wenigstens einem Sensor (16, 18) der zweiten Sensorgruppe gekoppelte Digitaleinheit (22), die ihr zugeführte Sensor-Ausgangssignale verarbeitet und zur Weiterleitung an die Entscheidungseinheit als Digitalwerte bereitstellt, wobei – wenigstens ein Sensor (10) der ersten Sensorgruppe mit der zweiten Digitaleinheit (22) und wenigstens ein Sensor (14) der zweiten Sensorgruppe mit der ersten Digitaleinheit (20) gekoppelt ist, und – die Digitaleinheiten (20, 22) ausgangsseitig mit einem ersten und einem zweiten Knoten (28, 30), die ihnen jeweils zugeführten Digitalwerte entsprechend auf eine erste und eine zweite Ausgangsleitung (32, 34) zusammenführen, derart gekoppelt sind, dass der erste Knoten (28) die den Sensoren (10, 12) der ersten Sensorgruppe entsprechenden Digitalwerte auf der ersten Ausgangsleitung (32) und der zweite Knoten (30) die den Sensoren (14, 16, 18) der zweiten Sensorgruppe entsprechenden Digitalwerte auf der zweiten Ausgangsleitung (34) zusammenführt.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorgruppe einen Längsbeschleunigungssensor (12) für hohe Beschleunigungskomponenten entlang der Längsachse des Kraftfahrzeugs sowie einen Querbeschleunigungssensor (10) für hohe Beschleunigungskomponenten entlang der Querachse des Kraftfahrzeugs umfasst.
Sensoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sensorgruppe einen Querbeschleunigungssensor (16) für niedrige Beschleunigungskomponenten entlang der Querachse des Kraftfahrzeugs, einen Vertikalbeschleunigungssensor (18) für niedrige Beschleunigungskomponenten entlang der Vertikalachse des Kraftfahrzeugs und einen Drehratensensor (14) für Drehungen des Kraftfahrzeugs um eine zu seiner Vertikalachse senkrechte Achse umfasst.
Sensoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der ersten Digitaleinheit (20) gekoppelte Sensor der zweiten Sensorgruppe deren Drehratensensor (14) ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der zweiten Digitaleinheit (22) gekoppelte Sensor der ersten Sensorgruppe deren Querbeschleunigungssensor (10) ist.
Sensoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung auf jeder Ausgangsleitung (32, 34) als periodische Abfolge der dem jeweiligen Knoten zugeführten Digitalwerte erfolgt.
Sensoranordnung nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Querbeschleunigungssensor (16) und dem Vertikalbeschleunigungssensor (18) der zweiten Sensorgruppe entsprechenden Digitalwerte innerhalb der periodischen Abfolge im selben Zeitfenster positioniert und alternierend in aufeinander folgenden Perioden codiert sind.
Sensoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung wenigstens einiger Sensor-Ausgangsdaten in wenigstens einer Digitaleinheit (20, 22) eine Digitalisierung analoger Sensor-Ausgangssignale umfasst.
Sensoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung wenigstens einiger Sensor-Ausgangsdaten in wenigstens einer Digitaleinheit (20, 22) einen Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert und die Erzeugung eines entsprechenden 1-Bit-Digitalwertes umfasst.