DE102008042006B4 - Verfahren und Steuergerät zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitsmittels eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Verfahren (500) zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitsmittels (150, 160) eines Fahrzeugs (100), wobei das Verfahren (500) folgende Schritte umfasst:
- Empfangen (510) eines Längssensorwertes (220), der eine physikalische Größe in Längsrichtung eines Sensorelementes (110) repräsentiert;
- Empfangen (520) eines Quersensorwertes (250), der eine physikalische Größe in Querrichtung des Sensorelementes (110) repräsentiert;
- Verknüpfen (530) des Längs- (220) und Quersensorwertes (250), um einen Verknüpfungssensorwert (280, 290) zu erhalten; und
- Ansteuern (540) des zumindest einen Sicherheitsmittels (150, 160), um das Sicherheitsmittel (150, 160) zu aktivieren, sobald der Verknüpfungssensorwert (280, 290) einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert in Abhängigkeit von einer Orientierung eines Einbaus des Sensorelementes (110) vorbestimmt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitsmittels eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1 sowie ein Steuergerät zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitsmittels eines Fahrzeugs gemäß
• Stand der Technik
• Moderne Rückhaltesysteme bieten die Möglichkeit, frei wählbare, in Gruppen zusammengefasste Aktuatoren in Abhängigkeit der Hauptunfallrichtung über einen vom Mikrocontroller unabhängigen Pfad freizugeben. Zweck dieser Verriegelung nicht benötigter Aktuatoren ist es, den Durchgriff des Mikrocontrollers soweit als möglich, auf die benötigten Aktuatoren zu beschränken. Die Hauptunfallrichtungen sind in der Regel der Frontalaufprall in Fahrtrichtung (X-Richtung) und der Seitenaufprall (Y-Richtung). Die Verriegelung soll nun sicherstellen, dass X-Rückhaltemittel nur bei einem Unfall mit entsprechend hohen Beschleunigungen in X-Richtung und Y-Rückhaltemittel nur bei einem Unfall mit entsprechend hohen Beschleunigungen in Y-Richtung freigegeben werden. So lange die unterschiedlichen Sensoren, die zur Freigabe der richtungsabhängigen Schwellen in der entsprechenden Ausrichtung (0° und 90° zur Fahrtrichtung) eingebaut sind, lässt sich die Freigabe relativ einfach umsetzen. Dies geschieht im Normalfall über einfache oder unkompliziert gefilterte Schwellenüberschreitungen in einem Sicherheits-ASIC (ASIC = application specific integrated circuit = anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis), der wenig Rechenfähigkeit besitzt. In einem solchen Fall sind jedoch zwei Sensoren in einem entsprechenden Fahrzeug zu verbauen; einen Sensor zur Messung der Beschleunigung in Fahrrichtung (X-Richtung) und ein Sensor zur Messung der Beschleunigung quer zur Fahrtrichtung (Y-Richtung). Dieser Ansatz erfordert jedoch das kostspielige Einbauen von zwei einzelnen Sensoren, was sich in einem Preis-sensitiven Marktumfeld wie dem Automobilmarkt als sehr problematisch auswirkt.
• Die offenbart einen diskreten Hardware-Schaltkreis, der einen Sensor, der ein Signal liefert, das eine Fahrzeugbeschleunigung in eine Richtung anzeigt und mindestens einem Komparator umfasst. Der Komparator bestimmt, ob die Fahrzeugbeschleunigung größer als eine vorgegebene Schwelle ist. Ein kapazitiver Schalter wird auf der Grundlage einer Bestimmung des mindestens einen Komparators aktiviert. Der Komparator bestimmt, ob die vorgegebenen Schwelle überschritten wurde und der Schalter bleibt solange aktiviert, solange die vorgegebenen Schwelle überschritten wird und ferner einen zusätzlichen weiteren Zeitraum danach. Ein Router gibt dann ein Einschaltsignal auf der Grundlage der Aktivierung des kapazitives Schalters aus.
• Aus der DE 195 20 608 A1 ist eine Sensoreinrichtung mit mindestens zwei Beschleunigungssensoren bekannt, die mit einer Auslöseschaltung in demselben Steuergerät angeordnet ist und die ein Längsbeschleunigungssignal und ein Querbeschleunigungssignal liefert. Die Auslöseschaltung liefert ein Ausgangssignal, das nicht nur von dem Querbeschleunigungssignal, sondern auch von dem Längsbeschleunigungssignal abhängt und ermöglicht damit eine sichere Auslöseentscheidung für die Rückhaltemittel, trotz einer - bedingt durch die zentrale Anordnung der Sensoreinrichtung - schwachen Ausbildung des Querbeschleunigungssignals. Das Ausgangssignal wird mit einem Grenzwert verglichen.
• Aus der DE 197 32 081 A1 ist bekannt die Inertiallage unabhängig von dynamischen Fahrzeugbewegungen dadurch zu ermitteln, dass die Beschleunigungen des Fahrzeugs in Richtung seiner Längs-, seiner Quer- und seiner Hochachse gemessen werden und dass der Betrag eines aus den drei Beschleunigungskomponenten resultierenden Beschleunigungsvektors durch Schwellenwertentscheidungen mit einem Fenster verglichen wird, das durch eine oberhalb und eine unterhalb der Erdbeschleunigung liegenden Schwelle begrenzt ist. Ein aktueller Lagewinkel des Fahrzeugs bezüglich seiner Längsachse bzw. den aktuellen Lagewinkel bezüglich seiner Querachse wird nur dann bestimmt, wenn der Betrag des Beschleunigungsvektors innerhalb des Fensters liegt, ansonsten wird an den zuvor ermittelten Lagewinkeln festgehalten.
• Aus der DE 196 32 363 C1 ist ein Verfahren zur Detektion von Winkelbeschleunigungen in einem Kraftfahrzeug bezüglich dessen Längs- und Querachse als auch zur Detektion einer Beschleunigung in senkrechter Richtung zur Fahrbahnebene bekannt. Zur Aufnahme der Beschleunigungen werden drei Beschleunigungssensoren mit senkrecht zueinander stehender Empfindlichkeitsachsen verwendet, bei dem der erste und der zweite Sensor in einer zur Längsachse des Kraftfahrzeugs senkrechte Ebene derart angeordnet sind, dass die Empfindlichkeitsachsen in dieser Ebene liegend und der dritte Sensor in einer zur ersten Ebene parallelen zweiten Ebene liegt. Durch Verknüpfung der drei Sensorsignale und Vergleich mit verschiedenen Schwellen wird ein kritischer Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs festgestellt und ein Insassenschutzsystem aktiviert.
• Offenbarung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitsmittels eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
• - Empfangen eines Längssensorwertes, der eine physikalische Größe in Längsrichtung eines Sensorelementes repräsentiert;
• - Empfangen eines Quersensorwertes, der eine physikalische Größe in Querrichtung des Sensorelementes repräsentiert;
• - Verknüpfen des Längs- und Quersensorwertes, um einen Verknüpfungssensorwert zu erhalten; und
• - Ansteuern des zumindest einen Sicherheitsmittels, um das Sicherheitsmittel zu aktivieren, sobald der Verknüpfungssensorwert einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
• Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Steuergerät mit Einrichtungen, die zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens ausgebildet sind.
• Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein Sensorelement zwei Sensoren umfassen kann, die einerseits eine physikalische Größe (wie beispielsweise eine Beschleunigung) in Längsrichtung und andererseits eine physikalische Größe (wie beispielsweise ebenfalls eine Beschleunigung) in Querrichtung des Sensorelements messen. Wird nun das Sensorelemente schräg zur Fahrtrichtung eines Fahrzeugs verbaut, können die in Längs- bzw. Querrichtung gemessenen Werte als vektorielle Messwerte interpretiert werden, so dass zum Ansteuern des Sicherheitsmittels Komponenten von jedem der beiden Sensorwerte in Längs- bzw. Querrichtung verwendet werden. Hierzu wird ein Wert in Längsrichtung (Längssensorwert) mit einem Wert in Querrichtung (Quersensorwert) beispielsweise durch eine (vektorielle) Addition oder eine (vektorielle) Subtraktion miteinander verknüpft und der erhaltene Verknüpfungssensorwert in einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen. Überschreitet der Verknüpfungssensorwert den vorbestimmten Schwellenwert, kann das Sicherheitsmittel, das beispielsweise ein Fahrer- oder Beifahrerairbag, ein Seitenairbag oder ein Gurtstraffer sein kann, aktiviert werden. Dabei kann der vorbestimmte Schwellenwert größer sein, als ein entsprechender Stellenwert zur Auswertung von einzelnen Sensoren, die längs bzw. quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs verbaut sind, um die Auswirkungen der vektoriellen Verknüpfung der Sensorwerte aus einem einzigen Sensorelement zu kompensieren. Beispielsweise kann der vorbestimmte Schwellenwert im vorliegenden Fall in etwa um den Faktor $\sqrt{2}$

  

  größer sein.
• Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise die Aktivierung zumindest eines Sicherheitsmittels sowohl in Längs- als auch in Querrichtung eines Fahrzeugs durchgeführt werden kann, wozu lediglich ein einziges Sensorelement (beispielsweise einem als integrierte Einheit ausgebildeten Halbleiterbaustein) mit Sensoren in Längs- und Querrichtung des Sensorelementes benötigt wird. Aus den Daten des einzigen benötigten Sensorelements können weiterhin in numerisch bzw. schaltungstechnisch einfacher Weise die Verknüpfungssensorwerte sowohl in Längsals auch in Querrichtung des Fahrzeugs bestimmt werden. Werden Sensorelemente verwendet, die nur eine physikalische Größe in Längs- oder Querrichtung messen, müsste zur Plausibilisierung der Messwerte eines Sensors immer noch ein zweiter Sensor verwendet in der entsprechenden Ausrichtung vorgesehen werden. Dies erhöht die Herstellungskosten durch die aus Sicherheitsgründen erforderliche Verdopplung der benötigten Sensorelemente. Die Verwendung von Sensoren, die Messwerte der physikalischen Größe sowohl in Längs- als auch in Querrichtung erfassen ist gemäß den Ansätzen im Stand der Technik jedoch nicht hilfreich, da auch diese Sensoren die physikalische Größe entweder in 0° oder in 90° zur Fahrtrichtung erfassen und somit für eine Plausibilisierung der entsprechenden Sensorwerte ebenfalls ein zusätzliches „Doppelungssensorelement“ vorzuhalten ist. Demgegenüber ist es im erfindungsgemäßen Ansatz möglich, dass eine Plausibilisierung der Messewerte der physikalischen Größe alleine auf der Basis des Längs- und Quersensorwertes des genannten Sensorelementes durchgeführt werden kann und die Verwendung von Messwerten eines zusätzlichen „Doppelungssensorelementes“ nicht erforderlich ist. Somit kann das zusätzliche Doppelungssensorelement entfallen, was die Herstellungskosten ohne Einbuße bei Sicherheitsfunktionen senkt.
• Günstig ist es, wenn in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Schritt des Verknüpfens ein Addieren oder ein Subtrahieren umfasst bzw. das Verknüpfen in einer Addition oder Subtraktion der entsprechenden Werte besteht. Diese Addition oder Subtraktion lässt sich einerseits hardwaretechnisch einfach ausführen und trägt weiterhin dem orthogonalen Verhältnis des empfangenen Längs- und Quersensorwert bestmöglich Rechnung. Der Verknüpfungssensorwert kann damit sowohl einfach als auch sehr schnell ohne das zeitintensive Abarbeiten von Programmbefehlen eines Mikrocontrollers oder einer ähnlichen Datenverarbeitungseinheit zur Verknüpfung der beiden Sensorwerte erhalten werden.
• In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren einen Schritt des Bestimmens eines zweiten Verknüpfungssensorwerts umfassen, wobei das Verfahren einen Schritt des Aktivierens eines zweiten Sicherheitsmittels umfasst, sobald der zweite Verknüpfungssensorwert einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert überschreitet. Dies bietet den Vorteil, dass nicht nur ein Sicherheitsmittel, das beispielsweise zum Insassenschutz gegen einen Aufprall eines Objekts auf das Fahrzeug in Längsrichtung vorgesehen ist, sondern auch ein weiteres Sicherheitsmittel, das zum Insassenschutz gegen eine Aufprall eines Objekts auf das Fahrzeug in Querrichtung vorgesehen ist, aus den Daten des Sensorelementes angesteuert bzw. aktiviert werden kann. Dies ist durch die Bereitstellung des Quer- und Längssensorwertes durch das einzige Sensorelement möglich. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann daher die bereits durch das einzige Sensorelement zur Verführung stehenden Sensorwerte sehr effizient nutzen, wodurch die Notwendigkeit des Vorsehens von weiteren Sensoren entfallen kann.
• Auch kann im Schritt des Ansteuerns oder im Schritt des Aktivierens das Sicherheitsmittel oder das zweite Sicherheitsmittel ein Personenschutzmittel eines Fahrzeugs sein, das ausgebildet ist, um einen Insassen des Fahrzeugs gegen einen Frontalaufprall oder einen Seitenaufprall eines Objektes auf das Fahrzeug zu schützen. Dies bietet den Vorteil, dass zur Auslösung für derartige Personenschutzmittel eine schnelle und kostengünstige Signalverarbeitung der relevanten Sensorsignale benötigt wird, so dass der vorgeschlagene Ansatz in einem solchen Einsatzszenario eine optimale Einsatzmöglichkeiten bietet.
• In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Schritt des Verknüpfens eine Addition des Längssensorwertes mit dem Quersensorwert durchgeführt und im Schritt des Bestimmens eine Subtraktion des Quersensorwertes vom Längssensorwert durchgeführt. Auf diese Weise kann den Eigenschaften der vektoriellen Verknüpfung des Längssensorwertes mit dem Quersensorwert (der die physikalische Größe in eine zur Längsrichtung orthogonale Querrichtung misst) bestmöglich entsprochen werden, so dass durch die beschriebenen Basisrechenoperationen eine Bestimmung der entsprechenden beiden Verknüpfungswerte für eine Auswertung in Längsrichtung und eine Auswertung der Sensorsignale in Querrichtung sowie der Vergleich mit den entsprechenden Schwellenwerten einfach, schnell und präzise möglich wird.
• In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann im Schritt des Ansteuerns ein Personenschutzmittel angesteuert werden, welches ausgebildet ist, den Insassen gegen einen Frontalaufprall zu schützen und/oder im Schritt des Aktivierens des zweiten Sicherheitsmittels ein Personenschutzmittel aktiviert werden, welches ausgebildet ist, um den Insassen gegen einen Seitenaufprall zu schützen. In diesem Fall ist das Sensorelement in einer (Längs-)Orientierung von etwa 135° oder -45° bezogen auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs verbaut. Durch diese Berechnungsvorschrift können somit zwei voneinander unabhängige Sicherheitsmittel(-gruppen) durch die Auswertung der Signale aus einem einzigen Sensorelement voneinander unabhängig angesteuert werden, wobei die Berechnungsvorschrift für die Ansteuerung der jeweiligen Sicherheitsmittel(-gruppen) fest eingestellt/einprogrammiert werden kann, wodurch sich wiederum eine Auswertung der entsprechenden Signale beschleunigt.
• Alternativ kann auch in einer Ausführungsform der Erfindung im Schritt des Ansteuerns ein Personenschutzmittel angesteuert werden, welches ausgebildet ist, den Insassen gegen einen Seitenaufprall zu schützen und/oder im Schritt des Aktivierens des zweiten Sicherheitsmittels ein Personenschutzmittel aktiviert werden, welches ausgebildet ist, um den Insassen gegen einen Frontalaufprall zu schützen. In diesem Fall ist das Sensorelement ein einer (Längs-)Orientierung von etwa 45° oder -135° bezogen auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs verbaut. Durch diese Berechnungsvorschrift können somit zwei voneinander unabhängige Sicherheitsmittel(-gruppen) durch die Auswertung der Signale aus einem einzigen Sensorelement voneinander unabhängig angesteuert werden, wobei die Berechnungsvorschrift für die Ansteuerung der jeweiligen Sicherheitsmittel(-gruppen) fest eingestellt werden kann, was wiederum eine Signalauswertung beschleunigt.
• Auch kann im Schritt des Ansteuerns des Personenschutzmittels ein Schwellenwert verwendet werden, der in Abhängigkeit von einer Orientierung eines Einbaus des Sensorelementes vorbestimmt wird. Dies bietet den Vorteil, dass bereits zuvor bestimmte Schwellenwerte zur Auslösung der entsprechenden Sicherheitsmittel nach Anpassung an die entsprechende Orientierung des Sensorelementeinbaus im Fahrzeugs weiterverwendet werden können, so dass lediglich eine Anpassung der entsprechenden Schwellenwerte an die Eigenschaften der vektoriellen Verknüpfung der verarbeiteten Sensorwerte durchzuführen ist. Beispielsweise ist bei der vektoriellen Addition oder Subtraktion eine Erhöhung der jeweils verwendeten Schwellenwerte, die für die Auswertung eines Sensorwertes nur in Längsrichtung oder eines Sensorwertes nur in Querrichtung verwendet werden, um einen Faktor von etwa $\sqrt{2}$

  

  erforderlich.
• Auch kann ein Computerprogramm zur Durchführung von Schritten des vorstehend beschriebenen Verfahrens vorgesehen sein, wenn das Computerprogramm auf einer Datenverarbeitungsanlage durchgeführt wird. Das Computerprogramm dann dabei als Hardware oder als Software realisiert sein. Insbesondere kann auch eine Software zur Ausführung der Schritte des Verknüpfens und des Ansteuerns vorgesehen sein, durch welche zwar die Abarbeitung der einzelnen Schritte nicht so schnell möglich ist, wie bei einer in Hardware-implementierten Lösung; zugleich ist eine solche Lösung noch immer schneller und vor allem kostengünstiger als eine separate Auswertung von unterschiedlichen Sensorelementen in verschiedenen (evtl. Software-basierten) Komparatoren.
• Figurenliste
• Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
• 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung von Komponenten zur Implementierung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in einem Fahrzeug;
• 2 ein detailliertes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Steuergerät;
• 3 Darstellungen einer Aufsicht eines ersten Anordnungsmodus des Sensorelementes bezogen auf die Fahrtrichtung eines Fahrzeugs;
• 4 Darstellungen einer Aufsicht eines zweiten Anordnungsmodus des Sensorelementes bezogen auf die Fahrtrichtung eines Fahrzeugs; und
• 5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren.
• Eventuell angegebene Dimensionen und Maße sind nur exemplarisch, so dass die Erfindung nicht auf diese Dimensionen und Maße beschränkt ist. Gleiche oder ähnliche Elemente sind mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden können oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können.
• Ausführungsformen der Erfindung
• 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Anordnung von Komponenten zur Implementierung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in einem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 umfasst ein Sensorelement 110, dass in einem Winkel von ungefähr 45° bezüglich einer Fahrtrichtung 120 des Fahrzeugs 100 angeordnet ist. Wie später noch detailliert dargestellt wird, kann das Sensorelement 110 ausgebildet sein, um eine Beschleunigung in Längsrichtung des Sensorelements 110 sowie eine Beschleunigung in Querrichtung des Sensorelements 110 zu bestimmen und die bestimmten Beschleunigungssensorwerte (beispielsweise über einen Signalbus 130) einem Steuergerät 140 zuzuführen. Das Steuergerät 140 kann ausgebildet sein, um einen Längssensorwert, der eine Beschleunigung in Längsrichtung des Sensorelements 110 repräsentiert, mit einem mit Quersensorwert, der eine Beschleunigung in Querrichtung des Sensorelements 110 repräsentiert, zu einem ersten und einem zweiten Verknüpfungssensorwert zu verknüpfen. Der erste und/oder zweite Verknüpfungssensorwert können dann mit einem vorbestimmten Schwellenwert respektive mit einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert verglichen werden. Überschreitet der erste Verknüpfungssensorwert den ersten vorbestimmten Schwellenwert, kann ein erstes Sicherheitsmittel 150 aktiviert bzw. freigegeben werden, dass einen Insassen des Fahrzeugs 100 gegen einen Frontalaufprall eines Objektes auf das Fahrzeug 100 schützt. Beispielsweise kann das erste Sicherheitsmittel 150 ein Fahrerairbag oder ein Beifahrerairbag sein. Überschreitet der zweite Verknüpfungssensorwert den zweiten vorbestimmten Schwellenwert, kann ein zweites Sicherheitsmittel 160 (beispielsweise einen Seitenairbag) aktiviert oder freigegeben werden, der einen Insassen des Fahrzeugs gegen einen Seitenaufprall eines Objekts auf das Fahrzeug 100 schützt.
• In 2 ist ein detailliertes Blockschaltbild des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels für ein Steuergerät 140 wiedergegeben. Über den Datenbus 130, der Beschleunigungsdaten in Form des Längssensorwerts und des Quersensorwerts bereitstellt, wird in einem ersten Speicher 200 der Längssensorwert abgespeichert und eventuell von digitalen Header-Informationen im ersten Begrenzer 210 befreit, so dass der elektronisch verarbeitbare reine Längssensorwert 220 vorliegt. Der über den Datenbus 130 übertragene Quersensorwert wird in einem zweiten Speicher 230 abgespeichert und eventuell von digitalen Header-Informationen im zweiten Begrenzer 240 befreit, so dass der elektronisch verarbeitbare reine Quersensorwert 250 vorliegt. Sowohl der verarbeitbare Längssensorwert 220 als auch der verarbeitbare Quersensorwert 250 werden mit einem Subtrahierer 260 sowie einem Addierer 270 zugeführt. Der Subtrahierer 260 subtrahiert vom Längssensorwert 220 den Quersensorwert 250, um den ersten Verknüpfungssensorwert 280 zu erhalten. Der Addierer 270 addiert zum Längssensorwert 220 den Quersensorwert 250, um einen zweiten Verknüpfungssensorwert 290 zu erhalten. Weiterhin umfasst das Steuergerät 140 einen Schalter 300 um in einem ersten Betriebsmodus des Steuergeräts 140 den ersten Verknüpfungssensorwert 280 auf einen ersten Schwellenwertentscheider 310 zu leiten und den zweiten Verknüpfungssensorwert 290 auf einen zweiten Schwellenwertentscheider 320 zu leiten. Alternativ kann der Schalter 300 in einem zweiten Betriebsmodus den ersten Verknüpfungssensorwert 280 auf den zweiten Schwellenwertentscheider 320 leiten und den zweiten Verknüpfungssensorwert 290 auf den ersten Schwellenwertentscheider 310 leiten. Alternativ können die entsprechenden Betriebsmodi jedoch auch dadurch eingeschaltet werden, dass die Längs-bzw. Quersensorwerte 220 bzw. 250 entsprechend der auszuführenden Addition bzw. Subtraktion auf den jeweiligen Addierer 270 bzw. Subtrahierer 260 geleitet wird, wodurch eine analoge Schaltersteuerung der entsprechenden Werte vor dem Subtrahierer 260 und dem Addierer 270 zu implementieren wäre.
• Die Einstellung des ersten im bzw. zweiten Betriebsmodus erfolgt dabei werksseitig in Abhängigkeit von der Orientierung des verwendeten Sensorelements 110 im Fahrzeug 100, wie es nachfolgend noch näher erläutert wird. Der erste Schwellenwertentscheider 310 ist ausgebildet, um ein ihm zugeführtes Signal mit einem vordefinierten Schwellenwert zu vergleichen und das erste Sicherheitsmittel 150 bei einem Überschreiten des gelieferten Wertes über den in vordefinierten Schwellenwert zu aktivieren bzw. zur Aktivierung über eine weitere Auslöseschaltung freizugeben. Das erste Sicherheitsmittel 150 ist dabei dasjenige Sicherheitsmittel, das einen Schutz des Insassen des Fahrzeugs 100 bei einem Aufprall eines Objektes in Fahrtrichtung 120 schützt.
• Der zweite Schwellenwertentscheider 130 ist ausgebildet, um ein ihm zugeführtes Signal mit einem vordefinierten (zweiten) Schwellenwert zu vergleichen und bei einem Überschreiten des dem zweiten Schwellenwertentscheiders 320 zugeführten Signals über den vordefinierten (zweiten) Schwellenwert das zweite Sicherheitsmittels 160 zu aktivieren bzw. das zweite Sicherheitsmittel 160 zur Aktivierung über eine weitere Auslöseschaltung freizugeben. Das zweite Sicherheitsmittel 160 stellt dabei ein Sicherheitsmittel dar, welches einen Insassen des Fahrzeugs 100 gegen den Seitenaufprall eines Objektes auf das Fahrzeug 100 schützt.
• 3 zeigt zwei Darstellungen der Orientierung eines Sensorelements 110, wobei das Sensorelement 110 gemäß der linken Darstellung gegenüber einer Fahrtrichtung 120 des Fahrzeugs 100 um 135° gedreht angeordnet ist und wobei das Sensorelements 110 gemäß der rechten Darstellung gegenüber der Fahrtrichtung 120 des Fahrzeugs 100 um -45 ° gedreht angeordnet ist. Das Sensorelement 110 misst dabei eine (positive oder negative) Beschleunigung in Längsrichtung des Sensorelements 110 und gibt diese als Signal +ch1 (bzw. -ch1 bei einer negativen Beschleunigung) aus und misst zusätzlich eine (positive oder negative) Beschleunigung in Querrichtung des Sensorelements 110 und gibt diese als Signal +ch2 (bzw. -ch2 bei einer negativen Beschleunigung) aus. Die beiden Signale ch1 bzw. ch2 können dabei als diejenigen Signale angesehen werden, die über den Datenbus 130 aus 1 geleitet werden. Für die in der in 3 dargestellten Anordnung kann die in 2 dargestellte Schalterstellung des Schalters 300 verwendet werden. Dies bedeutet, dass der erste Verknüpfungssensorwert 280, der durch eine Subtraktion des Quersensorwerts 250 vom Längssensorwert 220 erhalten wird, über den ersten Schwellenwertentscheider 310 eine Aktivierung des ersten Sicherheitsmittels 150 ermöglicht. Das zweite Sicherheitsmittel 160 kann über den zweiten Schwellenwertentscheider 320 aktiviert werden, der das zweite Verknüpfungssensorsignal 290 verarbeitet, welches durch eine Addition aus dem Längssensorwert 220 mit dem Quersensorwert 250 resultiert. Die Bestimmung der entsprechenden Verknüpfungssensorwerte für die Längs- (X-Richtung) und Querbeschleunigung (Y-Richtung) des Fahrzeugs kann damit gemäß den folgenden Formeln bestimmt werden: $$\text{Verknüpfungssensorwert}\left(\text{X}-\text{Richtung}\right)=\text{ch}1-\text{ch}2;$$

  

  und $$\text{Verknüpfungssensorwert}\left(\text{Y}-\text{Richtung}\right)=\text{ch}1+\text{ch}2.$$

  
• 4 zeigt zwei Darstellungen der Orientierung eines Sensorelements 110, wobei das Sensorelement 110 gemäß der linken Darstellung gegenüber einer Fahrtrichtung 120 des Fahrzeugs 100 um 45° gedreht angeordnet ist und wobei das Sensorelements 110 gemäß der rechten Darstellung gegenüber der Fahrtrichtung 120 des Fahrzeugs 100 um -135 ° gedreht angeordnet ist. Für die in 4 wiedergegebene Anordnung wird nicht die in 2 dargestellte Schalterstellung des Schalters 300 verwendet. Dies bedeutet, dass der zweite Verknüpfungssensorwert 290, der durch eine Addition des Quersensorwerts 250 mit dem Längssensorwert 220 erhalten wird, über den ersten Schwellenwertentscheider 310 eine Aktivierung des ersten Sicherheitsmittels 150 ermöglicht. Das zweite Sicherheitsmittel 160 kann über den zweiten Schwellenwertentscheider 320 aktiviert werden, der das erste Verknüpfungssensorsignal 280 verarbeitet, welches aus einer Subtraktion des Quersensorwerts 250 vom Längssensorwert 220 resultiert. Die Bestimmung der entsprechenden Verknüpfungssensorwerte für die Längs- (X-Richtung) und Querbeschleunigung (Y-Richtung) des Fahrzeugs kann damit gemäß den folgenden Formeln bestimmt werden: $$\text{Verknüpfungssensorwert}\left(\text{X}-\text{Richtung}\right)=\text{ch}1+\text{ch}2;$$

  

  und $$\text{Verknüpfungssensorwert}\left(\text{Y}-\text{Richtung}\right)=\text{ch}1-\text{ch}2.$$

  
• 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung ist dabei gemäß 5 als Verfahren 500 zur Aktivierung eines Sicherheitsmittels eines Fahrzeugs ausgestaltet. In einem ersten Schritt erfolgt ein Empfangen 510 eines Längssensorwertes, der eine physikalische Größe in Längsrichtung eines Sensorelementes repräsentiert. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Empfangen 520 eines Quersensorwertes, der eine physikalische Größe in Querrichtung des Sensorelementes repräsentiert. In einem dritten Schritt erfolgt ein Verknüpfen 530 des Längs- und Quersensorwertes, um einen Verknüpfungssensorwert zu erhalten, worauf in einem vierten Schritt ein Ansteuern 540 des Sicherheitsmittels erfolgt, um das Sicherheitsmittel zu aktivieren, sobald der Verknüpfungssensorwert einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
• Mit anderen Worten ausgedrückt, zeichnet sich die Erfindung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass einem Sicherheits-ASIC die Information über die Richtung der verbauten Sensoren (d.h. die Orientierung entsprechend 3 und 4) während der Initialisierung programmiert wird und er dann ohne Zutun des Mikrocontrollers die übermittelten Beschleunigungswerte in die richtigen X- und Y-Werte umrechnet. Die berechneten Werte werden dann mit den ebenfalls frei programmierbaren Schwellen für die X- und Y-Freigabe für entsprechende Sicherheitsmittel bzw. Rückhaltemittel verglichen. Die entsprechenden Rückhaltemittel werden daraufhin freigegeben oder gesperrt. Anhand zusätzlicher Informations-Bits jeder einzelnen Datenübertragung wird sichergestellt, dass die zwei richtigen Werte zur Berechnung herangezogen werden. Für die 4 möglichen Orientierungen der Sensoren genügen zwei unterschiedliche Algorithmen. Einer dieser beiden Berechnungsmodi wird ebenfalls während der initialen Programmierung festgelegt, d.h. die Festlegung, welche Werte voneinander subtrahiert bzw. addiert werden, wird bei der initialen Programmierung festgelegt, die sich nach der Einbauorientierung des Sensorelementes im Fahrzeug richtet.
• Werden nun die Sensoren in einer Orientierung von 45° zur Fahrtrichtung verwendet, kann die richtungsabhängige Freigabe zwar nicht mehr einfach durch Schwellenüberschreitung der gemessenen Werte in X- bzw. Y-Richtung erlangt werden. Die tatsächlichen X- und Y-Werte ergeben sich aus der geometrischen (d.h. vektoriellen) Addition beziehungsweise Subtraktion der in 45° zur Fahrtrichtung gemessenen Werte, wobei eine Erhöhung des Schwellenwertes zur Auslösung auch um einen entsprechenden Faktor (vorliegend einen Faktor von $\sqrt{2}$

  

  bzw. einen Faktor, der in einem Toleranzbereich um den Wert $\sqrt{2}$

  

  liegt) verändert (insbesondere erhöht) wird. Diese Erhöhung wird durch die durchgeführte Messung der physikalischen Größe um 45° gegenüber der Fahrtrichtung verursacht, um den entsprechenden Schwellenwert weiterverwenden zu können. Die vorgestellte Erfindung beschreibt somit ein Verfahren, mit dem mit geringem technischem Aufwand, die richtungsabhängige Freigabe auch bei sogenannten 45°-Systemen möglich wird. Hierzu werden die beiden Messwerte der Sensoren zwischenspeichert, die nun im Winkel von 45° und 135° (X- bzw. Y-Wert bei Orientierung gemäß 4) oder -45° und 45° (X- bzw. Y-Wert bei Orientierung gemäß 3) zur Fahrtrichtung aufgenommen wurden. Aus diesen Werten werden beispielsweise die Summe und die Differenz durch lineare Addition und Subtraktion gebildet. Die Ergebnisse sind durch die um 45° versetzte Messewertaufnahme um den Faktor 1,4 (genauer um den Faktor $\sqrt{2}$

  

  ) größer als die tatsächlichen physikalischen Werte. Um keine komplizierte Berechnung im ASIC machen zu messen, sollten die Freigabeschwellen um den Faktor 1,4 höher gewählt werden.
• Im Moment ist nicht bekannt, dass ein System, das nur einen Mikrocontroller hat, eine von ihm unabhängige, richtungsabhängige Freigabe bei 45°-Sensierung umsetzt. Die hier vorgeschlagene Methode beschreibt eine Möglichkeit einer richtungsabhängigen Freigabe und damit einer erhöhten Robustheit gegen ungewollte Auslösung nicht benötigter Rückhaltemittel für „low cost“-Geräte, d.h. Geräte mit geringen Herstellungskosten.

Claims (9)

1. Verfahren (500) zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitsmittels (150, 160) eines Fahrzeugs (100), wobei das Verfahren (500) folgende Schritte umfasst: - Empfangen (510) eines Längssensorwertes (220), der eine physikalische Größe in Längsrichtung eines Sensorelementes (110) repräsentiert; - Empfangen (520) eines Quersensorwertes (250), der eine physikalische Größe in Querrichtung des Sensorelementes (110) repräsentiert; - Verknüpfen (530) des Längs- (220) und Quersensorwertes (250), um einen Verknüpfungssensorwert (280, 290) zu erhalten; und - Ansteuern (540) des zumindest einen Sicherheitsmittels (150, 160), um das Sicherheitsmittel (150, 160) zu aktivieren, sobald der Verknüpfungssensorwert (280, 290) einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert in Abhängigkeit von einer Orientierung eines Einbaus des Sensorelementes (110) vorbestimmt wird.
2. Verfahren (500) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verknüpfens (530) ein Addieren oder ein Subtrahieren umfasst.
3. Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (500) einen Schritt des Bestimmens eines zweiten Verknüpfungssensorwerts (290) umfasst, wobei das Verfahren einen Schritt des Aktivierens eines zweiten Sicherheitsmittels (160) umfasst, sobald der zweite Verknüpfungssensorwert (290) einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert überschreitet.
4. Verfahren (500) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ansteuerns (540) oder in Schritt des Aktivierens das Sicherheitsmittel oder das zweite Sicherheitsmittel ein Personenschutzmittel (150, 160) eines Fahrzeugs (100) ist, dass ausgebildet ist, um einen Insassen des Fahrzeugs (100) gegen einen Frontalaufprall oder einen Seitenaufprall eines Objektes auf das Fahrzeug (100) zu schützen.
5. Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Verknüpfens (540) eine Addition des Längssensorwertes (220) mit dem Quersensorwert (250) durchgeführt wird und im Schritt des Bestimmens eine Subtraktion des Quersensorwertes (250) vom Längssensorwert (220) durchgeführt wird.
6. Verfahren (500) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ansteuerns (540) ein Personenschutzmittel (150) angesteuert wird, welches ausgebildet ist, den Insassen gegen einen Frontalaufprall eines Objekts auf das Fahrzeug (100) zu schützen und/oder im Schritt des Aktivierens des zweiten Sicherheitsmittels (160) ein Personenschutzmittel aktiviert wird, welches ausgebildet ist, um den Insassen gegen einen Seitenaufprall eines Objekts auf das Fahrzeug (100) zu schützen.
7. Verfahren (500) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ansteuerns (540) ein Personenschutzmittel (160) angesteuert wird, welches ausgebildet ist, den Insassen gegen einen Seitenaufprall eines Objekts auf das Fahrzeug (100) zu schützen und/oder im Schritt des Aktivierens des zweiten Sicherheitsmittels (150) ein Personenschutzmittel (150) aktiviert wird, welches ausgebildet ist, um den Insassen gegen einen Frontalaufprall eines Objekts auf das Fahrzeug (100) zu schützen.
8. Computerprogramm zur Durchführung von Schritten des Verfahrens (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Computerprogramm auf einer Datenverarbeitungsanlage (140) durchgeführt wird.
9. Steuergerät (140) mit Einrichtungen, die zur Durchführung des Verfahrens (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet sind.

Images