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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Plausibilisieren eines Sensorsignals und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.
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Stand der Technik
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Sensoren sind technische Bauteile, die auch als Detektoren, Aufnehmer oder Messfühler bezeichnet werden und dazu dienen, bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften und/oder die stoffliche Beschaffenheit ihrer Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ zu erfassen. Sensoren werden in modernen Fahrzeugen in großer Zahl und für unterschiedliche Zwecke eingesetzt. Dabei ist es regelmäßig erforderlich, dass ein Sensor ein vertrauenswürdiges Signal liefert, da dieses Signal für die Beherrschbarkeit und die Betriebssicherheit des Fahrzeugs mit verantwortlich ist.
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Um vertrauenswürdige Signale bereitstellen zu können, werden in vielen Fällen Sensoren doppelt ausgeführt, um so zwei Signale bereitzustellen, die dann miteinander verglichen werden können. Wenn die beiden Signale innerhalb eines Toleranzbereichs übereinstimmen und keines der beiden Signale einen Kurzschluss aufweist, wird das Signal als vertrauenswürdig betrachtet.
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Um Schaltersignale vermeintlich zu vertrauenswürdigen Signalen zu machen, wird in vielen Fällen der Schalter durch einen kontinuierlichen Sensor ersetzt. Dabei wird aber nicht berücksichtigt, dass ein Nebenschluss des Sensorsignals oder ein Anheben der Versorgungsspannung oder ein Anheben der Sensormasseleitung auch zu einem plausiblen Signal führen kann, entsprechend einem Kurzschluss bei einem Schaltersignal. Folglich ist bei dieser Vorgehensweise kein zusätzlicher Vertrauensgewinn zu erreichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 10 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
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Das vorgestellte Verfahren dient zum Plausibilisieren eines Sensorsignals, das bspw. in einem Kraftfahrzeug aufgenommen, weitergeleitet und nach der Plausibilisierung ausgewertet wird. Unter Plausibilisieren ist eine Methode zu verstehen, die dazu eingesetzt wird, einen Wert oder ein Ergebnis daraufhin zu überprüfen, ob dieser bzw. dieses überhaupt plausibel, d. h. annehmbar, einleuchtend und nachvollziehbar, ist. Das beschriebene Verfahren kann auch als ein Verfahren zum Überprüfen eines Sensorsignals bezeichnet werden.
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Es werden nunmehr vorab eine Reihe an Schwellwerten definiert, die von dem Sensorsignal, typischerweise in einer bestimmten Reihenfolge, durchlaufen werden müssen. Ist dies der Fall, wird das Sensorsignal als vertrauenswürdig und somit als plausibel eingestuft. Ist dies nicht der Fall, so wird das Sensorsignal als nicht plausibel eingestuft und es wird dann typischerweise verworfen.
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Somit dient das beschriebene Verfahren in Ausgestaltung dazu, aus einem singulären, kontinuierlichen Signal, das zunächst nicht vertrauenswürdig ist, durch eine zusätzliche Plausibilisierung ein vertrauenswürdiges Schaltsignal zu erzeugen. Hierzu ist vorgesehen, das typischerweise singuläre und kontinuierliche Sensorsignal mit mehreren Schwellwerte unterschiedlicher Höhe zu vergleichen.
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Mithilfe der verschiedenen Schwellwerte werden unterschiedliche Zustände des Sensorsignals definiert, die aufgrund der physikalischen Gegebenheiten in bestimmter Reihenfolge durchlaufen werden müssen. Bei Einhalten der Reihenfolge wird das Sensorsignal als vertrauenswürdig betrachtet und es kann dann das Schaltsignal gesetzt werden. Wird diese Reihenfolge nicht eingehalten, ist das Sensorsignal nicht vertrauenswürdig und es wird in der Regel verworfen.
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Das vorgestellte Verfahren hat somit den Vorteil, dass ein singuläres, nicht vertrauenswürdiges Signal nach der Plausibilisierung als plausibles Signal eingestuft und in einem weiteren Schritt in ein vertrauenswürdiges Schaltsignal umgewandelt werden kann. Damit kann dieses Signal für Anwendungen verwendet werden, die für die Beherrschbarkeit und Betriebssicherheit des Fahrzeugs verantwortlich sind.
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In einem konkreten Fall geht es darum, aus einem kontinuierlichen singulären Sensorsignal ein vertrauenswürdiges Schaltsignal zu erzeugen. Der Arbeitsbereich des Sensorsignals wird in Ausgestaltung mit einer Anzahl, bspw. drei, Schwellen in eine Anzahl an, bspw. vier, Bereiche eingeteilt. Außerdem können eine Anzahl an verschiedenen, bspw. sieben verschiedene, Signalverläufe definiert werden, von denen eine vorgegebene Anzahl, bspw. fünf, zu einem gültigen bzw. vertrauenswürdigen Schaltsignal führen und die restlichen, in diesem Fall zwei, dazu führen, dass das Signal ignoriert wird. In Verbindung mit 1 werden die einzelnen Muster nachstehend näher erklärt.
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Die vorgestellte Anordnung dient zum Durchführen des Verfahrens und ist bspw. als Hardware und/oder Software implementiert. So kann die Anordnung in einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug vorgesehen oder auch als solches ausgebildet sein.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt in einem Graphen Signalverläufe eines Sensorsignals.
- 2 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des vorgestellten Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Wie bereits ausgeführt wurde, wird bei dieser Ausführung des vorgestellten Verfahrens der Arbeitsbereich des Sensorsignals mit drei Schwellen in vier Bereiche eingeteilt. Außerdem können sieben verschiedene Signalverläufe definiert werden, von denen fünf zu einem gültigen bzw. vertrauenswürdigen Schaltsignal führen und zwei dazu führen, dass das Signal ignoriert wird.
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1 zeigt in einem Graphen 10, an dessen Abszisse 12 die Zeit und an dessen Ordinate 14 ein Signalwert aufgetragen ist, Signalverläufe des Sensorsignals 15. In einer ersten Zahlenreihe 16 sind die nachstehend noch erläuternden Muster mit ihrer Nummer 1 bis 7 angegeben. Weiterhin zeigt die Darstellung eine erste Schwelle 20, eine zweite Schwelle 22 und eine dritte Schwelle 24. Weiterhin ist ein Verlauf eines plausiblen Schaltsignals 30 und ein Verlauf eines zusätzlichen Schaltsignals 32 gezeigt. Ein Doppelpfeil 40 bezeichnet einen Zeitraum t1.
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Es werden zusätzlich fünf Signalzustände definiert, die das Signal aufweisen kann, diese sind in die Figur jeweils umrandet eingetragen:
- 0 - nicht plausibel oder nicht definiert - Schaltsignal auf Aus setzen,
- 1 - Ruhezustand,
- 2 - Signal aus Ruhezustand ansteigend,
- 3 - Signal plausibel - Schaltsignal auf Ein setzen,
- 4 - Signal fallend aus dem Zustand Signal plausibel kommend - Schaltsignal auf Aus setzen.
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Muster 1:
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Zunächst ist das Sensorsignal 15 unterhalb der ersten Schwelle 20 und damit im Zustand 1. Übersteigt das Sensorsignal 15 die erste Schwelle 20, wird in den Zustand 2 gewechselt. Steigt das Sensorsignal 15 weiter an und übersteigt die dritte Schwelle 24, wird in den Zustand 3 gewechselt. Dadurch wird das Schaltsignal 30 auf Ein gesetzt. Fällt nun das Sensorsignal 15 unter die zweite Schwelle 22, wird in den Zustand 4 gewechselt und das Schaltsignal 15 auf Aus gesetzt. Unterscheitet das Sensorsignal 15 schließlich die erste Schwelle 20, wird in den Zustand 1 zurück gewechselt.
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Muster 2:
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Zunächst ist das Sensorsignal 15 unterhalb der ersten Schwelle 20 und damit im Zustand 1. Übersteigt das Sensorsignal 15 die erste Schwelle 20, wird in den Zustand 2 gewechselt. Verharrt das Sensorsignal 15 in diesem Bereich, wird der Zustand 2 beibehalten. Steigt das Sensorsignal 15 weiter an und übersteigt die dritte Schwelle 24, wird in den Zustand 3 gewechselt. Dadurch wird das Schaltsignal 30 auf Ein gesetzt. Fällt das Sensorsignal 15 unter die dritte Schwelle 24 und verharrt dort, wird der Zustand 3 beibehalten. Gleiches gilt, wenn das Sensorsignal 15 die dritte Schwelle 24 wieder überschreitet. Fällt nun das Sensorsignal 15 unter die zweite Schwelle 22, wird in den Zustand 4 gewechselt und das Schaltsignal 30 auf Aus gesetzt. Unterscheitet das Sensorsignal 15 schließlich die erste Schwelle 20, wird in den Zustand 1 zurück gewechselt.
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Muster 3:
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Zunächst ist das Sensorsignal 15 unterhalb der ersten Schwelle 20 und damit im Zustand 1. Übersteigt das Sensorsignal 15 die erste Schwelle 20, wird in den Zustand 2 gewechselt. Steigt das Sensorsignal 15 weiter an und übersteigt die dritte Schwelle 24, wird in den Zustand 3 gewechselt. Dadurch wird das Schaltsignal 30 auf Ein gesetzt. Fällt das Sensorsignal 15 unter die zweite Schwelle 22, wird in den Zustand 4 gewechselt und das Schaltsignal 30 auf Aus gesetzt. Bleibt das Sensorsignal 15 unterhalb der zweiten Schwelle 22, aber oberhalb der ersten Schwelle 20, wird nach dem Zeitraum t1 40 in den Zustand 2 gewechselt. Steigt nun das Sensorsignal 15 wieder an und überschreitet die dritte Schwelle 24, wird das Schaltsignal 30 wieder auf Ein gesetzt.
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Fällt nun das Sensorsignal 15 unter die zweite Schwelle 22, wird in den Zustand 4 gewechselt und das Schaltsignal 30 auf Aus gesetzt. Unterscheitet das Sensorsignal 15 schließlich die erste Schwelle 20, wird in den Zustand 1 zurück gewechselt.
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Muster 4:
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Bei Muster 4 führt das zusätzliche Schaltsignal 32 von einem anderen Sensor zu dem gültigen Schaltsignal 30 aus dem kontinuierlichen Sensorsignal 15, was grundsätzlich unabhängig von dem vorgestellten Verfahren zu sehen ist und bspw. ergänzend zu diesem eingesetzt werden kann.
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Muster 5:
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Zunächst ist das Sensorsignal 15 unterhalb der ersten Schwelle 20 und damit im Zustand 1. Übersteigt das Sensorsignal 15 die erste Schwelle 20, wird in den Zustand 2 gewechselt. Bleibt das Sensorsignal 15 unterhalb der dritten Schwelle 24 und fällt dann wieder unter die erste Schwelle 20, wird in den Zustand 1 gewechselt. Das Schaltsignal 30 bleibt auf Aus.
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Muster 6:
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Zunächst ist das Sensorsignal 15 unterhalb der ersten Schwelle 20 und damit im Zustand 1. Übersteigt das Sensorsignal 15 schlagartig die dritte Schwelle 24, wird in den Zustand 0 gewechselt. Das Schaltsignal 30 bleibt auf Aus. Hier wird zur Plausibilisierung die Tatsache genutzt, dass sich das Sensorsignal 15 aufgrund physikalischer Gegebenheiten nicht plötzlich stark ändern kann.
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Muster 7:
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Zunächst ist das Sensorsignal 15 unterhalb der ersten Schwelle 20 und damit im Zustand 1. Übersteigt das Sensorsignal 15 die erste Schwelle 20, wird in den Zustand 2 gewechselt. Steigt das Sensorsignal 15 weiter an und übersteigt die dritte Schwelle 24, wird in den Zustand 3 gewechselt. Dadurch wird das Schaltsignal 30 auf Ein gesetzt. Fällt nun das Sensorsignal 15 plötzlich unter die erste Schwelle 20, wird in den Zustand 0 gewechselt und das Schaltsignal 30 auf Aus gesetzt. Hier wird zur Plausibilisierung ebenfalls die Tatsache genutzt, dass sich das Sensorsignal 15 aufgrund physikalischer Gegebenheiten nicht plötzlich stark ändern kann.
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Die beschriebenen Prüfungen des Sensorsignals 15 werden in Ausgestaltung bei jeder Änderung des Signals durchgeführt, erfolgen damit kontinuierlich.
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Alternativ kann die Plausibilisierung des Sensorsignals einmalig im Fahrzyklus durchgeführt und das Ergebnis gespeichert werden. Danach wird nur noch auf Überschreiten der dritten Schwelle 24 und Unterschreiten der zweiten Schwelle 22 geprüft, um das Schaltsignal 30 auf Ein und Aus zu setzen.
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Daneben kann ein zusätzlicher, unabhängiger Schalter eingesetzt werden, der bei Überschreiten der dritten Schwelle 24 durch das Sensorsignal den Zustand betätigt einnimmt und zeigt. Die beiden Informationen ergeben dann mit UND verknüpft das plausibilisierte Schaltsignal 30.
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2 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des beschriebenen Verfahrens. In einem ersten Schritt 100 wird dabei in einem Kraftfahrzeug ein Sensorsignal erfasst, das in einem nächsten Schritt 102 einer Überprüfung unterzogen wird, wie diese hierin beschrieben ist.
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Ergibt die Überprüfung in Schritt 102, dass das Sensorsignal plausibel ist, so wird dieses in einem Schritt 104 als plausibel eingestuft und es wird in einem Schritt auf Grundlage des plausibilisierten Schaltsignals in einem Schritt 106 ein Schaltsignal erzeugt, das wiederum zur Steuerung des Kraftfahrzeugs herangezogen. Dies ist möglich, da dieses Schaltsignal vertrauenswürdig ist.
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Ergibt die Überprüfung in Schritt 102, dass das Sensorsignal nicht plausibel ist, so wird dieses in einem Schritt 108 verworfen. Es wird dann kein Schaltsignal gesetzt.
