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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Messwerten eines Sensors, ein entsprechendes Computerprogramm und maschinenlesbares Speichermedium, sowie einen entsprechenden Sensor.
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Stand der Technik
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Zur Detektion von Fußgängerunfällen wird im Fahrzeugstoßfänger verbaute Sensorik verwendet. Weit verbreitet sind Systeme, die auf zwei oder mehr Beschleunigungssensoren basieren.
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In jüngster Zeit stehen zur Detektion von Fußgängerunfällen druckschlauchbasierte Systeme zur Verfügung.
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Sowohl bei den beschleunigungs- als auch bei den druckschlauchbasierten Systemen führt der Aufprall eines Objektes im relevanten Bereich des Stoßfängers zu einem Signalanstieg innerhalb der detektierenden Sensorik.
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Die Amplitude der detektierten Signale ist unter anderem von der Masse des auftreffenden Objektes und dessen Auftreffgeschwindigkeit abhängig.
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Für die Erkennung von Kollisionen auf der Seite werden heutzutage entweder Druck- oder Beschleunigungssensoren verwendet. Beschleunigungssensoren befinden sich typischerweise an der B-, C- oder D- Säule des Fahrzeugs. Drucksensoren werden typischerweise in der Fahrzeugtüre angeordnet.
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Für die Erkennung von Frontalkollisionen werden heutzutage Beschleunigungssensoren verwendet. Diese befinden sich typischerweise an einer zentral im Fahrzeug angeordneten Steuergerät sowie zusätzlich entlang des Biegequerträgers des Fahrzeugs.
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Die von der Sensorik ausgegebenen Signale werden von Verfahren, die mittels des Steuergeräts durchgeführt werden, weiterverarbeitet. Wird anhand der Signale durch das Verfahren das Vorliegen eines Fußgängeraufpralls, eine Seiten- oder Frontalkollision ermittelt, werden in Abhängigkeit von dem Verarbeitungsergebnisses des Verfahrens Rückhaltemittel (z.B. ein Airbag) im Fahrzeug aktiviert, um bei einem Fußgängeraufprall den Fußgänger beziehungsweise im Falle einer Kollision die Fahrzeuginsassen zu schützen.
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Zur Übertragung der Signale der eingesetzten Sensoren stehen verschiedenste Übertragungsstandards zur Verfügung. Einer davon ist der Standard gemäß Peripheral Serial Interface 5 (PSI5).
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PSI5 ist ein offener Standard initiiert von den Firmen Autoliv, Robert Bosch GmbH und Continental AG. Aufbauend auf dem vorherigen PAS4 Protokoll unterstützt PSI5 Anwendungen, in denen bis zu vier Sensoren pro Busknoten in unterschiedlichen Konfigurationen abgefragt werden können. Auch eine bidirektionale Kommunikation zur Sensorkonfigurierung und Diagnose ist vorgesehen.
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In Airbag-Systemen werden beispielsweise Daten von Druck- und Beschleunigungssensoren über strommodulierte Zweidraht-Bus-Leitungen ausgewertet, die über ein Manchester-codiertes Protokoll mit dem Steuergerät kommunizieren.
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Im Standard sind auch mehrere Betriebsarten festgelegt. Diese unterscheiden sich zunächst in synchrone und asynchrone Betriebsmodi. Bei den synchronen Betriebsmodi ergeben sich je nach Verschaltung der Sensoren mit der Steuereinheit die drei Betriebsarten: Parallel BUS Mode (alle Sensoren sind parallel geschaltet), Universal BUS Mode (serielle Verschaltung der Sensoren) und Daisy Chain BUS Mode. Kombiniert mit anderen Parametern, wie gesamte Anzahl der Kommunikationsslots, Datenrate, Datenwortlänge, Parity- / CRC-Überwachung, erlaubt der PSI5 Standard unterschiedliche Realisierungsmöglichkeiten. Weit verbreitet ist die Verwendung der 10-bit Datenwortlänge.
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Heute verwendete Sensoren, die nach dem PSI5 Standard Messwerte übertragen, verwenden in der Regel einen einzigen PSI5 Kommunikationsslot zur Datenübertragung der Messwerte an einen Empfänger, bspw. an ein Steuergerät. Das bedeutet ein solcher Sensor kommuniziert auf einem einzigen PSI5 Kommunikationsslot innerhalb eines PSI Kommunikationsbusses. Ausnahmen bilden zweikanalige Sensoren, wobei auf einem Kanal die Messwerte einer Sensorerfassungseinrichtung (beispielsweise X-Richtung) übertragen werden, während auf einem zweiten Kanal die Messwerte einer weiteren Sensorerfassungseinrichtung (beispielsweise Y-Richtung) übertragen werden. In diesem Fall benötigt der entsprechende Sensor mehr Strom zur Datenübertragung und es kommt beispielsweise zu einer erhöhten Erwärmung innerhalb des Sensors. Derartige Sensoren müssen entsprechend konstruktiv ausgelegt werden, um die anfallende thermische Belastung zuverlässig über bspw. das Sensorgehäuse abzuleiten. Dies führt unter Umständen zu erhöhten Kosten.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Messwerten eines Sensors, wobei die Messwerte zyklisch übertragen werden, wobei in einem Kommunikationszyklus mindestens zwei Kommunikationsslots vorgesehen sind, wobei ein erster Messwert, der einen ersten von dem Sensor erfassten physikalischen Effekt repräsentiert, in einem ersten Kommunikationsslot übertragen wird und ein zweiter Messwert, der einen zweiten von dem Sensor erfassten physikalischen Effekt repräsentiert, in einem zweiten Kommunikationsslot übertragen wird, wobei in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Bedeutung des jeweils erfassten physikalischen Effekts und/oder des Messwerts der Messwert in einem Kommunikationszyklus übertragen wird.
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Unter einem Kommunikationszyklus wird vorliegend ein Kommunikationsablauf verstanden, der so ausgelegt ist, dass der Sensor wiederholend erfasste Messwerte überträgt. Typischerweise wird zumindest der zeitliche Beginn eines Kommunikationszyklus angezeigt. Bspw. in Form eines Synchronisationspulses. Ein solcher Synchronisationspuls wird typischerweise von einem Steuergerät ausgesendet, an das der Sensor die erfassten Messwerte überträgt.
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Unter einem Kommunikationsslot wird vorliegend ein Teil eines Kommunikationszyklus. Typischerweise weist ein Kommunikationszyklus mehrere Kommunikationsslots auf. Typischerweise ist die zeitliche Dauer eines Kommunikationsslots festgelegt, so dass nach Beginn eines Kommunikationszyklus die Reihenfolge und der zeitliche Beginn eines jeden Kommunikationsslots feststehen. In Kommunikationskonfigurationen, in denen mehrere Sender oder in denen ein Sender mehrere Arten von Daten an einen oder mehrere Empfänger übertragen, wird jedem Sender ein oder entsprechend mehrere Kommunikationsslots zugewiesen, innerhalb derer der Sender seine Übertragungen durchführen kann.
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Unter einem Sensor wird vorliegend eine Vorrichtung verstanden, die einen physikalischen Effekt erfasst und den erfassten Effekt in geeigneter Darstellung, bevorzugt in digitaler Form, aufbereitet und dazu eingerichtet ist, den erfassten physikalischen Effekt als Messwert zu übertragen.
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Unter einem physikalischer Effekt kann vorliegend bspw. eine lineare oder radiale Beschleunigung sein. Ebenso kann der physikalische Effekt ein Druck, eine Druckänderung oder eine Temperatur sein. Weiter könnte der physikalische Effekt eine Position, eine Zeit oder eine elektromagnetische Strahlung sowohl im für das menschliche Auge sichtbaren als auch im nicht sichtbaren Wellenbereich sein.
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Unter Bedeutung wird vorliegend die Bedeutung des physikalischen Effekts für die Anwendung, die den erfassten Messwert empfängt und weiterverarbeitet, verstanden.
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Daher handelt es sich vorliegend um eine primär vorgebbare bzw. vorgegebene Bedeutung.
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Nach einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird der erfasste physikalische Effekt bzw. der Messwert in Abhängigkeit von der Bedeutung zur Übertragung aufbereitet.
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Diese Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis, dass ein physikalischer Effekt ein Messwert mit einer geringeren Bedeutung weniger oft zur Übertragung aufbereitet bzw. berechnet werden muss. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass einerseits Berechnungsaufwand in dem Sensor reduziert werden kann. Darüber hinaus kann der Berechnungsaufwand in einem Steuergerät, an das der Sensor den aufbereiteten Messwert überträgt reduziert werden.
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Reduzierter Berechnungsaufwand führt zu einem geringeren Energieverbrauch und somit in einem elektrischen bzw. elektronischen System zwangsläufig zu einem kleineren Stromverbrauch und in dessen Folge zu einer geringeren thermischen Belastung.
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Unter einer Aufbereitung des erfassten physikalischen Effekts bzw. des Messwerts wird vorliegend das Verfahren verstanden, das ausgeführt werden muss, um einen durch ein Sensorelement des Sensors erfassten physikalischen Effekt in eine Repräsentation, bevorzugt in eine digitale Repräsentation, zu überführen, die dazu geeignet ist übertragen zu werden.
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Nach einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Bedeutung des physikalischen Effekts abhängig von der Erfassungsrate des physikalischen Effekts durch den Sensor.
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Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass abhängig von der Erfassungsrate des physikalischen Effekts die Bedeutung des physikalischen Effekts bestimmt wird bzw. die vorgebbare bzw. vorgegebene Bedeutung angepasst wird. Die Bestimmung bzw. Anpassung der Bedeutung kann damit automatisiert werden.
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Unter einer Erfassungsrate wird vorliegend primär die Wiederholungsrate verstanden, mit der der Sensor den physikalischen Effekt misst bzw. einen aus der Messung abgeleiteten Messwert zur Übertragung bereitstellt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Bedeutung des physikalischen Effekts abhängig von der Dynamik des physikalischen Effekts. Die Bestimmung bzw. Anpassung der Bedeutung kann damit weiter automatisiert werden.
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Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass abhängig von der Dynamik des physikalischen Effekts die Bedeutung des physikalischen Effekts bestimmt wird bzw. die vorgebbare bzw. vorgegebene Bedeutung angepasst wird.
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Unter einer Dynamik des physikalischen Effekts wird vorliegend die Änderungsgeschwindigkeit des physikalischen Effekts unter Normalbedingungen verstanden. So ist bspw. die Umgebungstemperatur bzw. der Umgebungsdruck bei einer Anwendung im Automobilbereich vergleichsweise statisch bzw. mit einer geringen Änderungsgeschwindigkeit und damit einer geringen Dynamik belegt. Die Beschleunigung bzw. Druckänderung weist demgegenüber eine deutlich höhere Änderungsgeschwindigkeit und damit eine höhere Dynamik auf.
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Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationskanal für die Übertragung in einem Kommunikationsslot nur aufgebaut wird, wenn in dem Kommunikationsslot ein Messwert übertragen wird. Dazu weist der Sensor eine Vorrichtung zum Aufbau eines Kommunikationskanals zur Übertragung der Messwerte auf.
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Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass dadurch Energie für den Aufbau bzw. das Aufrechterhalten des Kommunikationskanals eingespart wird, da der Kommunikationskanal nur dann aufgebaut wird, wenn tatsächlich eine Kommunikation stattfinden bzw. dann abgeschaltet wird, wenn keine Kommunikation stattfindet. Ein Aufbau des Kommunikationskanals kann dabei vorliegend je Kommunikationsslot geschehen. D.h. innerhalb eines Kommunikationszyklus kann für den einen Kommunikationsslot ein Kommunikationskanal aufgebaut werden und für einen weiteren Kommunikationsslot nicht aufgebaut werden bzw. abgeschaltet werden, wenn in diesem Kommunikationsslot keine Messwerte zu übertragen sind. Besonders bei der Nutzung von Stromschnittstellen als Kommunikationsmittel, wie es bspw. bei dem PSI5 Standard der Fall ist, lässt sich durch diese Ausführungsform der Stromverbrauch in dem Sensor für die Aufbereitung, Bereitstellung und Übertragung der Messwerte reduzieren. Dadurch, dass ein reduzierter Stromverbrauch in dem Sensor vorliegt, kommt es in dem Sensor zu einer geringeren thermischen Belastung durch die Abwärme des fließenden Stroms. Somit kann der Sensor materialseitig für eine geringere thermische Belastung ausgelegt werden, dies führt zu Material- und Gewichtseinsparungen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung gespeichert ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor, der eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen.
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Nach einer Ausführungsform des Sensors weist der Sensor eine Vorrichtung zum Aufbau bzw. Abschalten eines Kommunikationskanals zur Übertragung der Messwerte auf und ist dazu eingerichtet die zuletzt beschriebene Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen.
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Nach dieser Ausführungsform kann der Sensor abhängig von der Bedeutung des erfassten physikalischen Effekts bzw. des Messwerts einen Kommunikationskanal aufbauen bzw. abschalten.
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Wie vorstehend zu der entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, führt diese Ausführungsform zu einem besonders geringen Energiebedarf des Sensors und in dessen Folge zu einem reduzierten Stromverbrauch. Der reduzierte Stromverbrauch in dem Sensor führt zu einer geringeren thermischen Belastung durch die Abwärme des fließenden Stroms. Somit kann der Sensor materialseitig für eine geringere thermische Belastung ausgelegt werden, dies führt zu Material- und Gewichtseinsparungen.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von Figuren dargestellt und erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens 100 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In Schritt 101 wird ein physikalischer Effekt durch das Sensorelement 21, 22 des Sensors 20 erfasst.
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In Schritt 102 wird der erfasste physikalische Effekt durch eine Aufbereitungseinrichtung 23 des Sensors 20 als Messwert zur Übertragung aufbereitet. Die Aufbereitung bzw. Berechnung erfolgt dabei abhängig von der Bedeutung des erfassten physikalischen Effekts.
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In Schritt 103 wird der Messwert mittels einer Schnittstelleneinrichtung 24 des Sensors 20 über einen Kommunikationskanal K übertragen. Die Übertragung erfolgt dabei zusätzlich oder alternativ abhängig von der Bedeutung des erfassten physikalischen Effekts bzw. des Messwerts.
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2 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Sensors 20 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Der in 2 dargestellte Sensor 20 weist beispielhaft ein erstes Sensorelemente 21 und ein zweites Sensorelement 22 auf. Das erste Sensorelement 21 kann bspw. dazu ausgelegt sein, den Umgebungsdruck zu erfassen. Das zweite Sensorelement 22 kann bspw. dazu ausgelegt sein, die Umgebungstemperatur zu erfassen. Eine solche Konfiguration ist bei Drucksensoren für Fahrzeuge zur Detektion eines Aufpralls nicht ungewöhnlich. Solchen Sensoren werden gewöhnlich periphere Drucksensoren (Peripheral Pressure Sensors; PPS) genannt und befinden sich typischerweise in einem geeigneten Hohlraum in der Seitenwand eines Fahrzeugs, bevorzugt in der Fahrzeugtüre.
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Bei den bekannten peripheren Drucksensoren werden die Messwerte des Druck- und des Temperatursignals für jeden Kommunikationszyklus durch eine oder mehrere Aufbereitungseinrichtungen 23 als übertragbarer Messwert aufbereitet.
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Eine solche Aufbereitungseinrichtung 23 könnte bspw. als Anwendungs-spezifische Integrierte Schaltung (ASIC) oder als Microcontroller oder als diskrete Schaltung ausgeführt sein.
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Die so aufbereiteten Messwerte werden dann in Kommunikationszyklen mittels einer geeigneten Schnittstelleneinrichtung 24 übertragen. Eine solche Schnittstelleneinrichtung 24 kann dabei Teil des ASIC sein, der die Aufbereitungseinrichtung 23 darstellt, oder als separates diskretes oder integriertes elektrisches oder elektronisches Bauteil vorliegen.
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Als Übertragungsprotokolle haben sich im Automobilbereich Standardgemäß CAN, K-Line oder auch PSI5 etabliert. Ebenso denkbar sind drahtgebundene oder drahtlose Übertragungsstandards gemäß Ethernet oder ähnlichem.
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Bei der Nutzung von PSI5 kann das Drucksignal dabei in einem ersten Kommunikationsslot und das Temperatursignal in einem zweiten Kommunikationsslot übertragen werden
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Unabhängig davon, ob das zweite Sensorelement 22 dazu geeignet ist mit annähernd der gleichen Erfassungsrate die Umgebungstemperatur zu erfassen, wie das erste Sensorelement 21 den Umgebungsdruck, so hat dennoch das Drucksignal für die nachfolgende Verarbeitung in einem Steuergerät zur Auslösung von Personenschutzmitteln (Airbag-Steuergerät) eine größere Bedeutung. Demnach kann nach der vorliegenden Erfindung dem Drucksignal eine höhere Bedeutung vorgegeben werden als dem Temperatursignal. Daher wird nach der vorliegenden Erfindung das Drucksignal in mehr Kommunikationszyklen übertragen als das Temperatursignal. Bspw. könnte das Drucksignal in jedem Kommunikationszyklus übertragen werden. Demgegenüber könnte das Temperatursignal nur in jedem 50. Kommunikationszyklus übertragen werden.
