DE102015222248A1

DE102015222248A1 - Verfahren und Steuergerät zum Inbetriebnehmen einer in einer Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung, Sensorserienschaltung in Daisy-Chain-Topologie und Rückhaltemittel

Info

Publication number: DE102015222248A1
Application number: DE102015222248.9A
Authority: DE
Inventors: Bernd Roos; Guenter Weiss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-05-11
Also published as: CN106959629A; US20170131709A1; CN106959629B; US9934167B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Inbetriebnehmen einer in einer Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung (106), wobei die Sensorserienschaltung (106) zumindest einen ersten Sensor (200) mit einem ersten Schalter und einen zweiten Sensor (202) mit einem zweiten Schalter aufweist, wobei der zweite Sensor (202) in einer Richtung eines Stromflusses (210) durch die Sensorserienschaltung (106) dem ersten Sensor (200) nachgeschaltet ist und ein Schließen des ersten Schalters eine Versorgung des zweiten Sensors (202) mit einer elektrischen Spannung herstellt, um den zweiten Sensor (202) zu initialisieren. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens eines ersten Schaltersignals an den ersten Sensor (200), um den ersten Schalter zu schließen, wobei das erste Schaltersignal ansprechend auf ein erfolgreiches Initialisieren des ersten Sensors (200) bereitgestellt wird, einen Schritt des Überwachens einer Funktion des zweiten Sensors (202) während des Initialisierens des zweiten Sensors (202), um festzustellen, ob der zweite Sensor (202) einen Fehler bei dem Initialisieren aufweist oder fehlerfrei initialisiert wird, und um ein Fehlersignal bereitzustellen, wenn festgestellt wird, dass der zweite Sensor (202) einen Fehler bei dem Initialisieren aufweist, und einen Schritt des Ausgebens eines Unterdrückungssignals (212) an den ersten Sensor (200), wenn das Fehlersignal bereitgestellt wurde, um zu verhindern, dass der erste Schalter geschlossen wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren oder einem Steuergerät nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
Bei der Anschaltung von peripheren Sensoren in einer Daisy-Chain-Topologie enthalten alle Sensoren einen Schalter, der geschlossen wird, sobald der Sensor selbst korrekt initialisiert wurde. Nach Schließen des Schalters wird der nächste Sensor in der Kette mit Strom versorgt und kann ebenfalls initialisiert werden. In der Daisy-Chain-Topologie geschaltete Sensoren finden beispielsweise bei der Steuerung von Rückhaltemitteln in Fahrzeugen, wie z. B. Airbags, Anwendung.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Inbetriebnehmen einer in einer Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung, ferner eine Sensorserienschaltung in Daisy-Chain-Topologie und ein Rückhaltemittel, weiterhin ein Steuergerät, das das Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Enthält eine Sensor-Daisy-Chain einen Sensor, dessen Schalter fehlerhaft konstant geschlossen ist und der somit defekt ist, wird gemäß dem hier vorgestellten Ansatz dieser defekte Sensor detektiert und von einer Stromversorgung der Daisy-Chain-Schaltung abgekoppelt, indem bei einem dem defekten Sensor vorgeschalteten Sensor ein Schalter zur Stromversorgung des defekten Sensors geöffnet bleibt.
Damit können vorteilhafterweise die dem defekten Sensor in der Daisy-Chain vorgeschalteten Sensoren initialisiert und eingesetzt werden. Die Daisy-Chain-Schaltung braucht damit aufgrund des defekten Sensors nicht komplett abgeschaltet zu werden, sondern kann in maximal möglicher Verfügbarkeit mit den fehlerfrei arbeitenden Sensoren betrieben werden, deren Daten somit in einer mit der Daisy-Chain gekoppelten Anwendung genutzt werden können.
Es wird ein Verfahren zum Inbetriebnehmen einer in einer Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung vorgestellt, wobei die Sensorserienschaltung zumindest einen ersten Sensor mit einem ersten Schalter und einen zweiten Sensor mit einem zweiten Schalter aufweist, wobei der zweite Sensor in einer Richtung eines Stromflusses durch die Sensorserienschaltung dem ersten Sensor nachgeschaltet ist und ein Schließen des ersten Schalters eine Versorgung des zweiten Sensors mit einer elektrischen Spannung herstellt, um den zweiten Sensor zu initialisieren, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen eines ersten Schaltersignals an den ersten Sensor, um den ersten Schalter zu schließen, wobei das erste Schaltersignal ansprechend auf ein erfolgreiches Initialisieren des ersten Sensors bereitgestellt wird;
Überwachen einer Funktion des zweiten Sensors während des Initialisierens des zweiten Sensors, um festzustellen, ob der zweite Sensor einen Fehler bei dem Initialisieren aufweist oder fehlerfrei initialisiert wird, und um ein Fehlersignal bereitzustellen, wenn festgestellt wird, dass der zweite Sensor eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist;
Ausgeben eines Unterdrückungssignals an den ersten Sensor, wenn das Fehlersignal bereitgestellt wurde, um zu verhindern, dass der erste Schalter geschlossen wird.
Unter der Daisy-Chain-Topologie ist eine Serien- bzw. Reihenschaltung der Sensoren zu verstehen, bei der die Sensoren im Sinne der Glieder einer Kette hintereinander geschaltet sind. Dabei kann ein Spannungseingang eines ersten Sensors der Kette mit einem Spannungsausgang einer Spannungsquelle eines der Daisy-Chain-Schaltung zugeordneten Steuergeräts zum Versorgen der Sensoren mit elektrischer Spannung verbunden. Bei den dazwischen liegenden Sensoren kann jeweils ein Sensor durch Schließen seines Schalters die Spannungsversorgung des ihm nachgeschalteten Sensors herstellen.
Die Schalter der Sensoren können jeweils zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition schaltbar sein, wobei in der Öffnungsposition eines Schalters ein dem Sensor nachgeschalteter Sensor nicht mit elektrischer Spannung versorgt wird und in einer Schließposition des Schalters der dem Sensor nachgeschaltete Sensor mit elektrischer Spannung versorgt wird.
Bei dem ersten Schaltersignal, dem Fehlersignal und dem Unterdrückungssignal kann es sich jeweils um elektrische Signale handeln.
Unter dem Initialisieren eines Sensors kann ein Vorgang verstanden werden, bei dem zunächst der Sensor durch die Versorgung mit elektrischer Spannung eingeschaltet wird und anschließend eine Referenzmessung bzw. Kalibrierung mit Daten des Sensors stattfindet. Die Sensoren einer Daisy-Chain-Schaltung können nacheinander durch Zuweisen eines Zeitschlitzes initialisiert werden.
Ein Fehler bzw. eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren kann in Form eines dauerhaft geschlossenen Schalters, eines sogenannten Schalter-Kurzschlusses, des betroffenen Sensors vorliegen. Das Fehlersignal kann beispielsweise an das Steuergerät bereitgestellt werden, das anschließend das Unterdrückungssignal an den ersten Sensor bereitstellen kann.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Sensorserienschaltung zumindest einen dritten Sensor mit einem dritten Schalter aufweisen. Der dritte Sensor kann in der Richtung des Stromflusses durch die Sensorserienschaltung dem zweiten Sensor nachgeschaltet sein. Ein Schritt eines Schließens des zweiten Schalters kann zur Versorgung des dritten Sensors mit der elektrischen Spannung vorgesehen sein, um den dritten Sensor zu initialisieren. Mit der Erweiterung der Sensorschaltung um mindestens den dritten Sensor kann die Sensorschaltung aufgrund zusätzlicher Messdaten ausgebildet sein, um ihre Funktion noch detaillierter und robuster zu erfüllen.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Sensorserienschaltung kann in dem Schritt des Überwachens festgestellt werden, dass der zweite Sensor eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, wenn eine Ruhestromstärke in zumindest einem Abschnitt der Sensorserienschaltung ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters einen vorgegebenen Ruhestromstärkeschwellenwert überschreitet. So kann der Fehler bei dem Initialisieren schnell und kostengünstig festgestellt werden.
Insbesondere kann in dem Schritt des Überwachens festgestellt werden, dass der zweite Sensor eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, wenn eine Ruhestromstärke in zumindest dem Abschnitt der Sensorserienschaltung ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters doppelt so groß, wie eine Referenzgröße der Ruhestromstärke ist. Diese Ausführungsform stellt eine Möglichkeit der besonders eindeutigen Fehlerdetektion dar.
Alternativ oder zusätzlich kann in dem Schritt des Überwachens festgestellt werden, dass der zweite Sensor eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, wenn eine Größe einer Bus-Kapazität in zumindest einem Abschnitt der Sensorserienschaltung ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters einen vorgegebenen Kapazitätsschwellenwert überschreitet. Auch auf diese Weise kann die Fehlerdetektion schnell und kostengünstig realisiert werden.
Beispielsweise kann in dem Schritt des Überwachens festgestellt werden, dass der zweite Sensor eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, wenn eine Größe der Bus-Kapazität in zumindest dem Abschnitt der Sensorserienschaltung ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters doppelt so groß wie eine Referenzgröße der Bus-Kapazität ist. Auch so kann die Fehlerdetektion mit einem eindeutigen Ergebnis und damit besonders sicher realisiert werden.
Günstig ist es auch, wenn in dem Schritt des Überwachens festgestellt wird, dass der zweite Sensor eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, wenn eine Rate eines Manchester-Fehlers in zumindest einem Abschnitt der Sensorserienschaltung ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters einen vorgegebenen Manchester-Fehlerratenschwellenwert überschreitet. Auf diese Weise kann bereits in einer Auswerteeinheit im Steuergerät das Vorliegen einer Fehlfunktion bzw. der Zeitpunkt des Auftretens der Fehlfunktion des entsprechenden Sensors kostengünstig und schnell erkannt werden.
Beispielsweise kann der Initialisierungsfehler dann detektiert werden, wenn die Manchester-Fehlerrate gegenüber einem Referenzwert um mehr als 50 %, ansteigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des erneuten Initialisierens des ersten Sensors aufweisen. Der Schritt des erneuten Initialisierens kann ansprechend auf das Feststellen, dass der zweite Sensor eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, vor dem Schritt des Ausgebens des Unterdrückungssignals an den ersten Sensor ausgeführt werden. So kann ohne Probleme gewährleistet werden, dass die Sensorserienschaltung mit dem ersten Sensor in Betrieb genommen werden kann.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung einer Variante des oben beschriebenen Verfahrens zum Inbetriebnehmen einer in einer Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie ein Schaltersignal, ein Fehlersignal und ein Unterdrückungssignal zugreifen.
Es wird weiterhin eine Sensorserienschaltung vorgestellt, die in einer Daisy-Chain-Topologie gestaltetet ist, wobei die Sensorserienschaltung die folgenden Merkmale aufweist:
zumindest einen ersten Sensor mit einem ersten Schalter und einen zweiten Sensor mit einem zweiten Schalter, wobei der zweite Sensor in einer Richtung eines Stromflusses durch die Sensorserienschaltung dem ersten Sensor nachgeschaltet ist; und
ein Steuergerät wie oben beschrieben, das mit dem ersten Sensor elektrisch leitfähig verbunden oder verbindbar ist.
Die Sensorserienschaltung kann ausgebildet sein, um Daten zu erfassen und an das Steuergerät bereitzustellen. Beispielsweise kann in einem Betrieb der Sensorserienschaltung der erste Sensor mit elektrischer Spannung versorgt und im Einsatz sein und der zweite Sensor von der elektrischen Spannung abgekoppelt und nicht aktiv sein.
Es wird ferner ein Rückhaltemittel mit einem Steuergerät und einer Sensorserienschaltung wie oben beschrieben vorgestellt.
Das Rückhaltemittel kann ausgebildet sein, um elektrisch leitfähig mit dem Steuergerät verbunden zu werden. Bei dem Rückhaltemittel kann es sich um eine Vorrichtung zum Insassenschutz im Kollisionsfall eines Fahrzeugs handeln. Dazu kann das Rückhaltemittel in einem Fahrzeug installiert sein. Beispielsweise kann es bei dem Rückhaltemittel um einen Fahrzeug-Airbag handeln.
Gemäß einer Ausführungsform des Rückhaltemittels kann das Steuergerät ausgebildet sein, um ansprechend auf ein Auslösesignal das Rückhaltemittel auszulösen. Das Auslösesignal kann in einer Einrichtung des Steuergeräts unter Verwendung von Daten der Sensorserienschaltung generiert und an eine Schnittstelle des Steuergeräts mit dem Rückhaltemittel bereitgestellt werden.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Rückhaltemittel gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts in Kombination mit einer in Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Inbetriebnehmen einer in einer Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 ein Blockschaltbild einer in Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
5 eine Blockschaltbilddarstellung eines Steuergeräts mit entsprechenden Einrichtungen zum Ausführen der Schritte des hier vorgestellten Verfahrens.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs 100. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich um ein straßengebundenes Fahrzeug wie einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen. Das Fahrzeug 100 weist ein Rückhaltemittel 102 auf, das mit einem Steuergerät 104 gekoppelt ist. Das Rückhaltemittel 102 ist ausgebildet, um im Fall einer Kollision des Fahrzeugs 100 einen Fahrzeuginsassen im Fahrzeugsitz zurückzuhalten, um den Insassen vor kollisionsbedingten Verletzungen zu schützen. Bei dem Rückhaltemittel 102 handelt es sich bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel um einen Airbag 102, beispielsweise einen Front-Airbag 102, des Fahrzeugs 100. Das Steuergerät 104 ist mit einer Sensorserienschaltung 106 elektrisch leitfähig verbunden. Sensoren der Sensorserienschaltung 106 sind in einer Daisy-Chain-Topologie verschaltet.
Aufgabe der Sensoren ist es, eine Kollision des Fahrzeugs 100 zu detektieren und entsprechende Daten an das Steuergerät 104 bereitzustellen. Das Steuergerät 104 ist ausgebildet, um unter Verwendung der Daten über eine geeignete Schnittstelle ein Auslösesignal 108 an das Rückhaltemittel 102 bereitzustellen, um das Rückhaltemittel 102 auszulösen.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Steuergeräts 104 in Kombination mit einem Ausführungsbeispiel der in Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung 106. Das Steuergerät 104 wird im Folgenden auch als ECU 104 (Electronic Control Unit) bezeichnet. Die Sensorserienschaltung 106 liegt hier in Form einer PSI5-Schaltung 106 vor. Unter einer PSI5-Schaltung kann vorliegend eine Schaltung verstanden werden, bei der eine Anbindung von Sensoren über eine Zweidrahtleitung erfolgt,. Insbesondere wird eine solche PSI5-Schaltung im Bereich der Automobiltechnik verwendet. Die Sensorserienschaltung 106 umfasst einen ersten Sensor 200 mit einer Ordnungszahl n – 1, einen zweiten Sensor 202 mit einer Ordnungszahl n, einen dritten Sensor 204 mit einer Ordnungszahl n + 1 und einen vierten Sensor 206 mit einer Ordnungszahl n + 2. Die Sensoren 200, 202, 204, 206 sind in einer Daisy-Chain-Topologie miteinander verschaltet.
Dabei ist der erste Sensor 200 über eine Schnittstelle 208 mit dem Steuergerät 104 verbunden. Der zweite Sensor 202 ist mit dem ersten Sensor 200 verbunden, der dritte Sensor 204 ist mit dem zweiten Sensor 202 verbunden und der vierte Sensor 206 ist mit dem dritten Sensor 204 verbunden. So wird eine Serien- bzw. Reihenschaltung gebildet, deren erstes Glied das Steuergerät 104 bildet und deren letztes Glied der vierte Sensor 206 bildet.
In einer in 2 mittels eines Pfeils in der Darstellung gekennzeichneten Richtung eines Stromflusses 210 in der Sensorserienschaltung 106 ist der zweite Sensor 202 dem ersten Sensor 200 nachgeschaltet, der dritte Sensor 204 dem zweiten Sensor 202 nachgeschaltet und der vierte Sensor 206 dem dritten Sensor 204 nachgeschaltet.
Alle Sensoren 200, 202, 204, 206 sind mit einem Schalter, einem sogenannten Daisy-Chain-Schalter, ausgestattet. Ist ein Schalter offen, ist ein Stromfluss von dem dem Schalter zugeordneten Sensor zu dem in der Stromflussrichtung 208 hinter dem Sensor geschalteten nächsten Sensor unterbrochen. Wenn der Schalter geschlossen ist, kann der elektrische Strom zwischen den Sensoren fließen.
In einer Daisy-Chain-Sensorschaltung, wie sie in 2 beispielhaft gezeigt ist, werden die Sensoren durch Zuweisung eines Zeitschlitzes nacheinander initialisiert. Nach erfolgreicher Initialisierung eines Sensors wird im Sensor ein Schalter geschlossen, um für eine Initialisierung des nachfolgenden Sensors diesen mit elektrischer Spannung zu versorgen. Arbeiten alle Sensoren fehlerfrei, werden sie auf diese Weise nacheinander initialisiert. Anschließend wird die gesamte Schaltung in Betrieb genommen.
Bei der in 2 gezeigten beispielhaften Sensorserienschaltung 106 ist der Daisy-Chain-Schalter des zweiten Sensors 202 mit der Ordnungszahl n zur Stromversorgung des nachfolgenden dritten Sensors 204 mit der Ordnungszahl n+1 in der Daisy-Chain-Kette durch einen Defekt in dem zweiten Sensor 202 dauerhaft geschlossen.
In der Initialisierungsphase der Daisy-Chain Verbindung 106 werden die Sensoren 200, 202, 204, 206 nacheinander programmiert, d. h., sie erhalten einen Zeitschlitz zugewiesen, in welchem sie im laufenden Betrieb ihre Daten senden. Durch den fehlerhaft geschlossenen Schalter in dem zweiten Sensor 202 entsteht ein Schalterkurzschluss und der zweite Sensor 202 und der dritte Sensor 204 werden gleichzeitig angesprochen. In der Folge schlägt die Adressierung fehl und eine Initialisierung des zweiten Sensors 202 und auch der dem zweiten Sensor nachgeschalteten Sensoren 204, 206 ist nicht möglich.
Damit die Daisy-Chain-Schaltung 106 dennoch mit dem funktionsfähigen ersten Sensor 200 in Betrieb gehen kann, wird die hierin vorgeschlagene Fehlerdetektion und die anschießende Inbetriebnahme der PSI-Leitung 106 mit lediglich dem funktionsfähigen ersten Sensor 200 ausgeführt.
Für die Fehlerdetektion bieten sich verschiedene Möglichkeiten an. Eine Variante besteht in der Überwachung einer Ruhestromzunahme nach dem Einschalten des zweiten Sensors 202. Bei Vorliegen des oben beschriebenen Defekts ist die Ruhestromzunahme gemäß einem Ausführungsbeispiel etwa doppelt so groß wie erwartet.
Eine weitere Variante besteht in der Überwachung einer Zunahme einer Bus-Kapazität in der Serienschaltung 106 nach dem Einschalten des zweiten Sensors 202. Bei Vorliegen des oben beschriebenen Defekts ist gemäß einem Ausführungsbeispiel die Zunahme der Buskapazität etwa doppelt so groß wie erwartet.
Als dritte Möglichkeit bietet sich die Überwachung eines Manchesterfehlers nach dem Einschalten des zweiten Sensors 202 an. Bei Vorliegen des oben beschriebenen Defekts steigt die Manchesterfehlerrate stark an.
Wird während der Daisy-Chain-lnitialisierung der oben beschriebene Fehler detektiert, stellt gemäß dem hier vorgeschlagenen Konzept bei einer Neu-Initialisierung der Sensorserienschaltung 106 das Steuergerät 104 ein Unterdrückungssignal 212 an den dem defekten zweiten Sensor 202 vorgeschalteten ersten Sensor 200 bereit. Das Unterdrückungssignal 212 kann auch als „don’t-switch-on“-Kommando“ 212 bezeichnet werden. Das Unterdrückungssignal 212 verhindert das Einschalten des zweiten Sensors 202 durch den ersten Sensor 200, indem der erste Sensor 200 seinen Schalter nicht schließt. Die Initialisierungsphase wird an dieser Stelle beendet, und die Daisy-Chain Verbindung 106 wird mit dem vor dem fehlerhaften zweiten Sensor 202 geschalteten ersten Sensor 200 in Betrieb genommen, und die Daten des ersten Sensors 200 können im Steuergerät 104 genutzt werden.
Anders als in 2 gezeigt, kann die Daisy-Chain-Sensorschaltung 106 mehr oder weniger als die vier gezeigten Sensoren 200, 202, 204, 206 aufweisen. Das Steuergerät 104 kann ausgebildet sein (gilt nicht für PSI5-Standard konforme Daisy Chain Anwendungen), um unter Verwendung von Daten der Sensorserienschaltung 106 ein mit dem Steuergerät 104 gekoppeltes Rückhaltemittel auszulösen. Alternativ kann das Steuergerät 104 Teil eines in 2 nicht gezeigten Rückhaltemittelsteuergeräts sein und ausgebildet sein, um die Datenkommunikation der Sensorserienschaltung 106 zu steuern.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zur Inbetriebnahme einer in einer Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung. Das Verfahren 300 kann zur Inbetriebnahme einer Variante der in den 1 und 2 gezeigten Sensorserienschaltung mit lediglich dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor von Einrichtungen des mit der Sensorserienschaltung elektrisch leitfähig verbundenen Steuergeräts ausgeführt werden.
In einer Initialisierungsphase zur Inbetriebnahme der Sensorserienschaltung wird in einem Schritt des Bereitstellens 302 ansprechend auf ein erfolgreiches Initialisieren des ersten Sensors ein erstes Schaltersignal an den ersten Sensor bereitgestellt, um den ersten Schalter zu schließen und die Initialisierung des zweiten Sensors zu starten.
In einem Schritt des Überwachens 304 wird eine Funktion des zweiten Sensors während dessen Initialisierung überwacht. Es wird so detektiert, ob der zweite Sensor einen Fehler bei der Initialisierung aufweist oder aber fehlerfrei initialisiert wird. Bei der Detektion eines Fehlers bei der Initialisierung wird in einem Teilschritt des Schrittes 304 ein Fehlersignal an eine Einrichtung des Steuergeräts bereitgestellt.
Die Initialisierung wird ansprechend auf das Fehlersignal abgebrochen und eine Neu-Initialisierung gestartet, in der in einem Schritt des erneuten Initialisierens 306 der erste Sensor erneut initialisiert wird. Ist die Initialisierung n mal fehlgeschlagen, wird während oder nach der erneuten Initialisierung des ersten Sensors in dem Schritt 306 in einem Schritt des Ausgebens 308 das Unterdrückungssignal an den ersten Sensor ausgegeben, was bewirkt, dass der erste Sensor seinen Schalter nicht schließt und an dieser Stelle die Initialisierung beendet wird.
Die Sensorserienschaltung kann anschließend mit dem funktionsfähigen ersten Sensor in Betrieb genommen werden.
4 zeigt ein Blockschaltbild einer in Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung 106 in Kombination mit einem beispielhaften Steuergerät 104 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei der in 4 gezeigten Sensorserienschaltung 106 handelt es sich um einen beispielhaften Synchronous Daisy-Chain-Bus gemäß einer PSI5-Spezifikation. Gezeigt sind ein beispielhafter erster Sensor 200, ein beispielhafter zweiter Sensor 202 und ein beispielhafter dritter Sensor 204 der Sensorserienschaltung 106.
Ein Stromkreis des Steuergeräts 104 bzw. der ECU 104 umfasst eine Spannungsquelle V_E 400, einen Widerstand R_E 402 und einen Kondensator C_E 404, der zwischen einen ersten Knotenpunkt 406 und einen zweiten Knotenpunkt 408 im Stromkreis der ECU 104 geschaltet ist. Am Kondensator Kondensator C_E 404 steht eine Spannung V_CE an. Ein erster elektrischer Leiter 410 des Stromkreises des Steuergeräts 104 bildet einen Stromausgang des Steuergeräts 104. Ein zweiter elektrischer Leiter 411 des Stromkreises des Steuergeräts 104 bildet einen Stromeingang des Steuergeräts 104.
Beide elektrischen Leiter 410, 411 sind mit je einem Widerstand R_CE 412 (Steckerwiderstand) ausgestattet und münden in eine erste Klemme 414 zum elektrisch leitfähigen Verbinden der ECU 104 mit dem ersten Sensor 200 der Sensorserienschaltung 106.
Ein Stromkreis des ersten Sensors 200 umfasst einen ersten Schalter 416, einen ersten Kondensator C_S 418, eine erste Stromsenke I_Sink 420 mit einem Schalter und einen ersten Widerstand R_{DS on} 422. Zwei erste elektrische Leiter 424 des Stromkreises des ersten Sensors 200 bilden einen Spannungseingang des ersten Sensors 200 und münden in die erste Verbindungsleitung 414 zum elektrisch leitfähigen Verbinden der ECU 104 mit dem ersten Sensor 200. Zwei weitere erste elektrische Leiter 426 des Stromkreises des ersten Sensors 200 bilden einen Spannungsausgang des ersten Sensors 200. Die den ersten Spannungseingang bildenden ersten elektrischen Leiter 424 und die den ersten Spannungsausgang bildenden weiteren ersten elektrischen Leiter 426 sind mit je einem Widerstand R_CS 428 ausgestattet (Sensorstecker-Widerstand). Die weiteren ersten elektrischen Leiter 426 des ersten Sensors 200 münden in eine zweite Verbindungsleitung 438 zum elektrisch leitfähigen Verbinden des ersten Sensors 200 mit dem zweiten Sensor 202.
Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Sensorserienschaltung 106 ist der erste Kondensator C_S 418 zwischen einen ersten ersten Knotenpunkt 430 und einen ersten zweiten Knotenpunkt 432 des Stromkreises des ersten Sensors 200 geschaltet. Die erste Stromsenke I_Sink 420 ist zwischen einen ersten dritten Knotenpunkt 434 und einen ersten vierten Knotenpunkt 436 des Stromkreises des ersten Sensors 200 geschaltet. Der erste Schalter 416 ist zwischen den ersten zweiten Knotenpunkt 432 und den ersten Widerstand R_{DS on} 422 geschaltet.
Ein Stromkreis des zweiten Sensors 202 umfasst einen zweiten Schalter 440, einen zweiten Kondensator C_S 442, eine zweite Stromsenke I_Sink 444 mit einem Schalter und einen zweiten Widerstand R_{DS on} 446. Zwei zweite elektrische Leiter 448 des Stromkreises des zweiten Sensors 202 bilden einen Spannungseingang des zweiten Sensors 202 und münden in die Verbindungsleitung 438 zum elektrisch leitfähigen Verbinden des ersten Sensors 200 mit dem zweiten Sensor 202. Zwei weitere zweite elektrische Leiter 450 des Stromkreises des zweiten Sensors 202 bilden einen Spannungsausgang des zweiten Sensors 202. Die den Spannungseingang des zweiten Sensors 202 bildenden zweiten elektrischen Leiter 448 und die den Spannungsausgang des zweiten Sensors 202 bildenden weiteren zweiten elektrischen Leiter 450 sind mit je einem Widerstand R_CS 428 ausgestattet.
Analog zu dem ersten Sensor 200 ist auch bei dem zweiten Sensor 202 der zweite Kondensator C_S 442 zwischen einen zweiten ersten Knotenpunkt 452 und einen zweiten zweiten Knotenpunkt 454 des Stromkreises des zweiten Sensors 202 geschaltet. Die zweite Stromsenke I_Sink 444 ist zwischen einen zweiten dritten Knotenpunkt 456 und einen zweiten vierten Knotenpunkt 458 des Stromkreises des zweiten Sensors 202 geschaltet. Der zweite Schalter 440 ist zwischen den zweiten zweiten Knotenpunkt 454 und den zweiten Widerstand R_{DS on} 446 geschaltet.
Ein Stromkreis des dritten Sensors 204 umfasst einen dritten Schalter 460, einen dritten Kondensator C_S 462, eine dritte Stromsenke I_Sink 464 mit einem Schalter und einen dritten Widerstand R_{DS on} 466. Die Verschaltung im Stromkreis des dritten Sensors 204 ist analog zu dem ersten Sensor 200 und zweiten Sensor 202 gestaltet und aus Gründen der Übersichtlichkeit in 4 nicht detailliert ausgeführt.
Gemäß Ausführungsbeispielen weist die Sensorserienschaltung 106 noch weitere Sensoren auf, die dem dritten Sensor 204 nachgeschaltet sind.
Die Initialisierung der Sensoren 200, 202, 204 erfolgt, wie oben bereits ausgeführt, nacheinander durch Zuweisen eines Zeitschlitzes. Zuerst wird in einem ersten Zeitschlitz der erste Sensor 200 adressiert und initialisiert. Nach erfolgreichem Abschluss der Initialisierung des ersten Sensors 200 wird der erste Schalter 416 des ersten Sensors 200 geschlossen, um für eine Initialisierung des zweiten Sensors 202 diesen mit elektrischer Spannung zu versorgen. Dann wird in einem auf den ersten Zeitschlitz folgenden zweiten Zeitschlitz der zweite Sensor 202 adressiert und initialisiert.
Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Sensorserienschaltung 106 ist der zweite Schalter 440 aufgrund eines Defekts in dem zweiten Sensor 202 dauerhaft geschlossen. Damit schlägt eine Initialisierung des zweiten Sensors 202 und des dritten Sensors 204 fehl.
Für die Detektion des Fehlers im zweiten Sensor 202 ist eine Überwachungseinrichtung 468 vorgesehen, die bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel am Spannungseingang der ECU 104 vorgesehen ist und ausgebildet ist, um die Initialisierung der Sensoren 200, 202, 204 zu überwachen und gegebenenfalls einen Fehler bei der Initialisierung zu detektieren. Bei der Überwachungseinrichtung 468 handelt es sich hier um Sensor 468 zur Überwachung einer Ruhestromstärke und/oder einer Bus-Kapazität und/oder einer Manchester-Fehlerrate in der Sensorserienschaltung 106.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Überwachungseinrichtung 468 ausgebildet, um eine Ruhestromstärke in der Sensorserienschaltung 106 zu überwachen und den Defekt des zweiten Sensors 202 festzustellen, wenn ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters 416 die Ruhestromstärke einen vorgegebenen Ruhestromstärkeschwellenwert überschreitet bzw. doppelt so groß wie eine Referenzgröße der Ruhestromstärke ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Überwachungseinrichtung 468 ausgebildet, um eine Bus-Kapzität in der Sensorserienschaltung 106 zu überwachen und den Defekt des zweiten Sensors 202 festzustellen, wenn ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters 416 die Bus-Kapazität einen vorgegebenen Kapazitätsschwellenwert überschreitet bzw. doppelt so groß wie eine Referenzgröße der Bus-Kapazität ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Überwachungseinrichtung 468 ausgebildet, um eine Manchester-Fehlerrate in der Sensorserienschaltung 106 zu überwachen und den Defekt des zweiten Sensors 202 festzustellen, wenn ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters 416 die Manchester-Fehlerrate stark ansteigt, beispielsweise einen vorgegebenen Manchester-Fehlerratenschwellenwert um mehr als 50 % überschreitet.
In 4 ist die beispielhafte Sensorserienschaltung 106 in einem Schaltzustand gezeigt, in dem die Sensorserienschaltung 106 gemäß dem hier vorgestellten Konzept in Betrieb genommen wurde. Aufgrund des defekten zweiten Sensors 202 wurde bei der Neu-Initialisierung des ersten Sensors 200 das Unterdrückungssignal an den ersten Sensor 200 bereitgestellt, der ansprechend auf das Unterdrückungssignal den ersten Schalter 416 nicht geschlossen hat. Damit wurde die Stromzufuhr zum zweiten Sensor 202 nicht hergestellt und die Initialisierungsphase mit der erfolgreichen Initialisierung des ersten Sensors 200 abgeschlossen. Die Sensorserienschaltung 106 wurde lediglich mit dem ersten Sensor 200 in Betrieb genommen, dessen Daten im Steuergerät 104 verarbeitet werden.
Anzumerken ist, dass das Steuergerät 104 mehrere Einheiten aufweist, wie es in der 5 dargestellt ist. Speziell ist hier eine Einheit 510 zum Bereitstellen eines ersten Schaltersignals an den ersten Sensor zu nennen, um den ersten Schalter zu schließen, wobei das erste Schaltersignal ansprechend auf ein erfolgreiches Initialisieren des ersten Sensors bereitgestellt wird. Auch weist das Steuergerät 104 eine Einheit 520 zum Überwachen einer Funktion des zweiten Sensors während des Initialisierens des zweiten Sensors, um festzustellen, ob der zweite Sensor eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist oder fehlerfrei initialisiert wird, und um ein Fehlersignal bereitzustellen, wenn festgestellt wird, dass der zweite Sensor 202 eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist. Schließlich weist das Steuergerät 104 eine Einheit 530 zum Ausgeben eines Unterdrückungssignals 212 an den ersten Sensor 200 auf, wenn das Fehlersignal bereitgestellt wurde, um zu verhindern, dass der erste Schalter 416 geschlossen wird.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Verfahren (300) zum Inbetriebnehmen einer in einer Daisy-Chain-Topologie gestalteten Sensorserienschaltung (106), wobei die Sensorserienschaltung (106) zumindest einen ersten Sensor (200) mit einem ersten Schalter (416) und einen zweiten Sensor (202) mit einem zweiten Schalter (440) aufweist, wobei der zweite Sensor (202) in einer Richtung eines Stromflusses (210) durch die Sensorserienschaltung (106) dem ersten Sensor (200) nachgeschaltet ist und ein Schließen des ersten Schalters (416) eine Versorgung des zweiten Sensors (202) mit einer elektrischen Spannung herstellt, um den zweiten Sensor (202) zu initialisieren, und wobei das Verfahren (300) die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen (302) eines ersten Schaltersignals an den ersten Sensor (200), um den ersten Schalter (416) zu schließen, wobei das erste Schaltersignal ansprechend auf ein erfolgreiches Initialisieren des ersten Sensors (200) bereitgestellt wird; Überwachen (304) einer Funktion des zweiten Sensors (202) während des Initialisierens des zweiten Sensors (202), um festzustellen, ob der zweite Sensor (202) eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist oder fehlerfrei initialisiert wird, und um ein Fehlersignal bereitzustellen, wenn festgestellt wird, dass der zweite Sensor (202) eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist; Ausgeben (308) eines Unterdrückungssignals (212) an den ersten Sensor (200), wenn das Fehlersignal bereitgestellt wurde, um zu verhindern, dass der erste Schalter (416) geschlossen wird.
Verfahren (300) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorserienschaltung (106) zumindest einen dritten Sensor (204) mit einem dritten Schalter (460) aufweist, der in der Richtung des Stromflusses (210) durch die Sensorserienschaltung (106) dem zweiten Sensor (202) nachgeschaltet ist, wobei das Verfahren (300) einen Schritt des Schließens des zweiten Schalters (440) zur Versorgung des dritten Sensors (204) mit der elektrischen Spannung aufweist, um den dritten Sensor (204) zu initialisieren.
Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Überwachens (304) festgestellt wird, dass der zweite Sensor (202) eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, wenn eine Ruhestromstärke in zumindest einem Abschnitt der Sensorserienschaltung (106) ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters (416) einen vorgegebenen Ruhestromstärkeschwellenwert überschreitet.
Verfahren (300) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Überwachens (304) festgestellt wird, dass der zweite Sensor (202) eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, wenn eine Ruhestromstärke in zumindest dem Abschnitt der Sensorserienschaltung (106) ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters (416) doppelt so groß, wie eine Referenzgröße der Ruhestromstärke ist.
Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Überwachens (304) festgestellt wird, dass der zweite Sensor (202) eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, wenn eine Größe einer Bus-Kapazität in zumindest einem Abschnitt der Sensorserienschaltung (106) ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters (416) einen vorgegebenen Kapazitätsschwellenwert überschreitet.
Verfahren (300) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Überwachens (304) festgestellt wird, dass der zweite Sensor (202) eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, wenn eine Größe der Bus-Kapazität in zumindest dem Abschnitt der Sensorserienschaltung (106) ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters (416) doppelt so groß, wie eine Referenzgröße der Bus-Kapazität ist.
Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Überwachens (304) festgestellt wird, dass der zweite Sensor (202) eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, wenn eine Rate eines Manchester-Fehlers in zumindest einem Abschnitt der Sensorserienschaltung (106) ansprechend auf das Schließen des ersten Schalters (416) einen vorgegebenen Manchester-Fehlerratenschwellenwert überschreitet.
Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt des erneuten Initialisierens (306) des ersten Sensors (200) ansprechend auf das Feststellen, dass der zweite Sensor (202) eine Fehlfunktion bei dem Initialisieren aufweist, wobei der Schritt des erneuten Initialisierens (306) vor dem Schritt des Ausgebens (308) des Unterdrückungssignals (212) an den ersten Sensor (200) ausgeführt wird.
Steuergerät (104) mit Einrichtungen (510, 520, 530), die eingerichtet sind, um Schritte des Verfahrens (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen.
Sensorserienschaltung (106), die in einer Daisy-Chain-Topologie gestaltetet ist, wobei die Sensorserienschaltung (106) die folgenden Merkmale aufweist: zumindest einen ersten Sensor (200) mit einem ersten Schalter (416) und einen zweiten Sensor (202) mit einem zweiten Schalter (440), wobei der zweite Sensor (202) in einer Richtung eines Stromflusses (210) durch die Sensorserienschaltung (106) dem ersten Sensor (200) nachgeschaltet ist; und ein Steuergerät (104) gemäß Anspruch 9, das mit dem ersten Sensor (200) elektrisch leitfähig verbunden oder verbindbar ist.
Rückhaltemittel (102) mit einem Steuergerät (104) gemäß Anspruch 9 und einer Sensorserienschaltung (106) gemäß Anspruch 10.
Rückhaltemittel (102) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (104) ausgebildet ist, um ansprechend auf ein Auslösesignal (108) das Rückhaltemittel (102) auszulösen.
Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.