DE10308652A1

DE10308652A1 - Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Beschleunigungssignals

Info

Publication number: DE10308652A1
Application number: DE10308652A
Authority: DE
Inventors: Jürgen BRANDL; Helge Grasshoff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Beschleunigungssignals (a) in einem Mikro-Controller oder einer Schaltungsanordnung, welche insbesondere Teil eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge ist, eine derartige Schaltungsanordnung sowie ein diese Schaltung umfassendes Insassenschutzsystem. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden zeitlich aufeinanderfolgende Beschleunigungswerte (a¶n¶; a¶n-1¶; a¶n-2¶; ...) zumindest einer ersten (10) und einer zweiten (20) Prüfstufe zugeführt, in welcher diese jeweils verarbeitet und zumindest mit einem ersten (k¶1¶) und mit einem zweiten (k¶2¶) Schwellwert verglichen werden. Die jeweiligen Ausgangspegel von erster (10) und zweiter (20) Prüfstufe sind anschließend einem NOR-Glied (30) zugeführt, welches das Beschleunigungssignal (a) als unplausibel oder plausibel einstuft und ein dementsprechendes Steuersignal ausgibt. DOLLAR A Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich in vorteilhafter Weise sog. Misuses abfangen, welche fälschlicherweise z. B. die Safing-Funktion aktivieren können oder zu einer unerwünschten Zündentscheidung führen. Sie steigert zugleich die Robustheit gegen EMV-Störungen und erlaubt vorteilhaft eine Plausibilitätsüberprüfung sowohl in positiver als auch in negativer Sensierungsrichtung. Die Erfindung eignet sich daher insbesondere für in Kraftfahrzeugen eingebaute Insassenschutzsysteme.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Beschleunigungssignals in einem Mikro-Controller oder einer Schaltungsanordnung, welche insbesondere Teil eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge ist, eine derartige Schaltungsanordnung sowie ein diese Schaltung umfassendes Insassenschutzsystem.

Insassenschutzsysteme der neueren Generation umfassen zumindest ein zentrales Steuergerät, die sog. ECU (Electronic Control Unit) und einen oder mehrere externe Satelliten, insbesondere elektrische Beschleunigungssensoren, auch G-Sensoren genannt, welche sich beispielsweise direkt in einer crashgefährdeten Zone eines Kraftfahrzeuges befinden. Dem einzelnen Sensor ist zumeist ein Mikro-Controller und/oder eine dementsprechende ASIC (Application Specified Integrated Circuit) – Schaltungsanordnung zugeordnet, in welcher die Sensorsignale einer ersten Bewertung, einer Plausibilitätsüberprüfung und/oder dergleichen unterzogen werden.

Bekannte Plausibilitätsüberprüfungen gehen von der Flanke bzw. Steigung eines auszuwertenden Beschleunigungssignals (a) aus. Ist diese zu steil, kann das Signal nicht von einem Crash herrühren. Nun hat sich aber gezeigt, dass die Steigung allein häufig ebenso wenig ein geeignetes Plausibilitätskriterium darstellt wie ein Absolutwert. Insbesondere bleib unberücksichtigt, dass der Beschleunigungssensor während eines Crashvorgangs am Anschlag seines Sensorbereichs arbeitet, weil dieser immer kleiner ist, als das zu detektierende mögliche Signal. Schließlich ist auch zu berücksichtigen, dass Beschleunigungssensoren gewöhnlich eine positive und eine negative Sensierungsrichtung aufweisen. Deren Ruheausgang liegt üblicherweise bei 2,5V.

Vor einer derartigen Plausibilitätsüberprüfung, aber auch vor andersartigen Signalvorbewertungen, werden die in der Regel analog vorliegenden Beschleunigungssignale in entsprechende Digitalsignale gewandelt, was entweder im internen Eingang des dem Sensor zugeordneten Mikro-Controllers oder in einem externen Bauelement, beispielsweise einem sog. Analog/Digital (A/D) – Wandler, erfolgt. Das Beschleunigungssignal wird schließlich unmittelbar in einem Algorithmus verarbeitet, der basierend auf dem Signalverlauf zu einer Zündentscheidung für das Insassenschutzsystem kommt oder nicht. Diesem Entscheidungsprozess kann insbesondere eine sog. Safingfunktion vorgelagert sein, welche ein Auslösesignal für ein Rückhaltemittel nur in Abhängigkeit z.B. des Schaltsignals eines mechanischen Beschleunigungsschalters (sog. Safing-Sensor) erzeugt.

Aufgrund von Störungen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EVM) elektrischer Systeme können nun bei der Aufnahme des elektrischen Sensorsignals Fehler entstehen. Genauso kann es passieren, das der interne A/D-Wandlereingang des Mikro-Controllers oder der des entsprechenden externen Bauelements einen Kurzschluss gegen die Versorgungsspannung (typischerweise 5V) oder Masse der elektrischen Schaltung bekommt, sog. Misuses. Dabei wird dem Algorithmus ein Signal suggeriert, dessen Ursache nicht auf einem tatsächlichen Crash basiert, sondern auf einem Fehler in der Hardware.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, insb. zuverlässigere, Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Beschleunigungssignals in einem Mikro-Controller oder einem entsprechenden ASIC, welcher jeweils insbesondere Teil eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge ist, bereitzustellen, welche zumindest robuster gegen EMV-Störungen macht. Ein weiterer Schwerpunkt wird dabei auf das Abfangen sog. Misuses gelegt, die fälschlicherweise z.B. die Safing-Funktion eines Insassenschutzsystems aktivieren können oder zu einer Zündentscheidung führen. Schließlich soll eine Plausibilitätsüberprüfung auch bei Beschleunigungs sensoren sowohl mit positiver als auch mit negativer Sensierungsrichtung ermöglicht sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Signals eines Beschleunigungssensors mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 2 gelöst, durch eine Schaltungsanordnung zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Signals eines Beschleunigungssensors mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 oder 10, sowie durch ein Insassenschutzsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 19. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Signals (a) eines Beschleunigungssensors, welcher insbesondere Teil eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge ist, erreichen zeitlich aufeinanderfolgende digitalisierte Beschleunigungswerte (a_n; a_n–1; a_n–2 ... ) eine erste und eine zweite Prüfstufe, beispielsweise eines handelsüblichen Mikro-Controllers, wobei in der ersten Prüfstufe zumindest ein von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängiger Flankenwert (a_n1) ermittelt wird; und anschließend ein derartiger Flankenwert (a_n ₁) mit einem ersten Schwellwert (k₁) verglichen wird; und wobei in der zweiten Prüfstufe zumindest der Beschleunigungswert (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) zunächst zwischengespeichert und um ein Zeitintervall (τ) verzögert ausgegeben (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) wird; und ein derartiger Vergangenheitswert (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) mit einem zweiten Schwellwert (k₂) verglichen wird. Die erfindungsgemäße Verfahrenslösung bietet, insb. durch den Einsatz einer, beispielsweise frei definierbaren, zweiten Schwelle (k₂), in vorteilhafter Weise eine einfache Möglichkeit, die Plausibilität eines Beschleunigungssignals (a) zuverlässig zu prüfen.

Die Erfindung betrifft auch ein alternatives Verfahren zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Signals (a) eines Beschleunigungssensors, welcher insbesondere Teil eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge ist, bei dem zeitlich aufeinanderfolgende digitalisierte Beschleunigungswerte (a_n; a_n–1; a_n–2 ... ) eine erste und eine zweite Prüfstufe, beispielsweise eines handelsüblichen Mikro-Controllers, erreichen, wobei in der ersten Prüfstufe zunächst ein von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängiger Flankenwert (a_n1) ermittelt wird; anschließend vom Flankenwert (a_n1) ein Betragswert (|a_n1|) gebildet wird und schließlich der Flankenbetragswert (|a_n1|) mit einem ersten Schwellwert (k₁) verglichen wird; und wobei in der zweiten Prüfstufe zunächst der Beschleunigungswert (an; a_n–1; a_n–2 . . .) zwischengespeichert und um ein Zeitintervall (τ) verzögert ausgegeben (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) wird; von einem derartigen Vergangenheitswert (a_n–1; a_n–2; a_n–3 . . .) anschließend ein Betragswert (|a_n–1|; |a_n-₂|; |a_n–3| gebildet wird; und ein derartiger Vergangenheitsbetragswert (|a_n–1|; |a_n–2|; |a_n–3| ...) schließlich mit einem zweiten Schwellwert (k₂) verglichen wird. Neben den bereits angegebenen Vorteilen ermöglicht die Verfahrensalternative vorteilhaft die Plausibilitätsüberprüfung eines Beschleunigungssignals (a) eines Beschleunigungssensors sowohl mit positiver als auch mit negativer Sensierungsrichtung.

Eine vereinfachte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängigen Flankenwertes (Δa_n1; Δa_n ₂ ...) durch Bildung der Differenz zweier zeitlich aufeinanderfolgender Beschleunigungswerte (a_n – a_n–1; a_n–1 – a_n–2 ...) zu ermitteln.

Die erfindungsgemäßen Verfahren erlauben in vorteilhafter Weise eine Einstufung eines Beschleunigungssignals (a) als unplausibel, wenn die jeweiligen Betragswertpaare (|a_n1| bzw. |Δa_n1| und |a_n–1|; |a_n2| bzw. |Δa_n2| und |a_n–2|;...) den ersten (k₁) und/oder zweiten Schwellwert (k₂) überschreiten.

In diesem Fall, also bei einem als unplausibel eingestuften Beschleunigungssignal (a), wird bevorzugt ein ungültiges Steuersignal erzeugt.

Die erfindungsgemäßen Verfahren erlauben in vorteilhafter Weise auch die Einstufung eines Beschleunigungssignal (a) als relevant und zulässig, wenn die jeweiligen Betragswertpaare (|a_n1| bzw. |Δa_n1| und |a_n–1|; |an₂| bzw. |a_n ₂| und |a_n–1|; ...) den ersten (k₁) und den zweiten Schwellwert (k₂) unterschreiten.

In diesem Fall, also bei einem als plausibel eingestuften Beschleunigungssignal (a), wird vorzugsweise ein gültiges Steuersignal erzeugt.

Erfindungsgemäß bevorzugt werden nach Erzeugung eines gültigen Steuersignals die erfindungsgemäßen Verfahren zur Plausibilitätsprüfung eines elektrischen Signals (a) eines Beschleunigungssensors solange ausgesetzt, bis ein Beschleunigungswert (a_n) den zweiten Schwellwert (k₂) wieder unterschreitet.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Signals (a) eines Beschleunigungssensors, welcher insbesondere Teil eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge ist, erreichen zeitlich aufeinanderfolgende digitalisierte Beschleunigungswerte (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) eine erste und eine zweite Prüfstufe eines Plausibilitätsprüfers, wobei die erste Prüfstufe umfasst zumindest eine Signalflankenermittlungseinheit zwecks Ermittlung eines von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängigen Flankenwerts (a_n1); sowie einen ersten Komparator zwecks Vergleich des Flankenwertes (a_n1) mit einem ersten Schwellwert (k₁); und wobei die zweite Prüfstufe umfasst: zumindest ein den Beschleunigungswert (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) verzögerndes Glied zwecks Zwischenspeicherung und verzögerter Ausgabe (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) um ein Zeitintervall (τ) ; sowie ei nen zweiten Komparator zwecks Vergleich eines derartigen Vergangenheitswertes (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) mit einem zweiten Schwellwert (k₂). Die erfindungsgemäße Schaltungslösung bietet, insb. durch den Einsatz einer, beispielsweise frei definierbaren, zweiten Schwelle (k₂), in vorteilhafter Weise eine einfache Möglichkeit, die Plausibilität eines Beschleunigungssignals zuverlässig zu prüfen.

Die Erfindung betrifft auch eine alternative Schaltungsanordnung zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Signals (a) eines Beschleunigungssensors, welcher insbesondere Teil eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge ist, bei welcher zeitlich aufeinanderfolgende digitalisierte Beschleunigungswerte (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) eine erste und eine zweite Prüfstufe eines Plausibilitätsprüfers erreichen, wobei die erste Prüfstufe umfasst: eine Signalflankenermittlungseinheit zwecks Ermittlung eines von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängigen Flankenwerts (a_n1); eine erste Betragsbildungseinheit zwecks Bildung eines Betragswertes (|a_n1|) vom Flankenwert (a_n1); und einen ersten Komparator zwecks Vergleich des Flankenbetragswertes (|a_n1|) mit einem ersten Schwellwert (k₁); und wobei die zweite Prüfstufe umfasst: ein den Beschleunigungswert (an; a_n–1; a_n–2 ...) verzögerndes Glied zwecks Zwischenspeicherung und verzögerter Ausgabe (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) um ein Zeitintervall (τ); eine zweite Betragsbildungseinheit zwecks Bildung eines Betragswertes |a_n–1|; |a_n–2|; |a_n–3| ...) von einem derartigen Vergangenheitswert (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...); und einen zweiten Komparator zwecks Vergleich des Vergangenheitsbetragswertes (|a_n–1|; |a_n _- ₂|; |a_n–3| ...) mit einem zweiten Schwellwert (k₂). Neben den bereits angegebenen Vorteilen ermöglicht die Schaltungsalternative vorteilhaft die Plausibilitätsüberprüfung eines Beschleunigungssignals (a) eines Beschleunigungssensors sowohl mit positiver als auch mit negativer Sensierungsrichtung.

Gemäß einer vereinfachten Ausgestaltung der Erfindung ist die Signalflankenermittlungseinheit ein Differenzglied, mittels welchem durch Bildung der Differenz zweier zeitlich aufeinanderfolgender Beschleunigungswerte (a_n – a_n–1;a_n–1 – a_n–2 ...) ein von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängiger Flankenwert (Δa_n1; Δa_n2 ...) ermittelbar ist.

Die erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen erlauben in vorteilhafter Weise eine Einstufung eines Beschleunigungssignals als unplausibel, indem die jeweiligen Ausgangspegel von erster und zweiter Prüfstufe einem NOR-Glied zuführbar sind, welches ein Beschleunigungssignal (a) derart einstuft, wenn die diesbezüglichen Betragswertpaare (|a_n1| bzw. |Δa_n1| und |a_n–1|; |a_n2| bzw. |Δa_n2| und |a_n–2|; ...) den ersten (k₁) und/oder zweiten Schwellwert (k₂) überschreiten.

In diesem Fall, also bei einem als unplausibel eingestuften Beschleunigungssignal (a), ist bevorzugt ein ungültiges Steuersignal erzeugbar.

Die erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen erlauben in vorteilhafter Weise auch die Einstufung eines Beschleunigungssignals (a) als relevant und zulässig, indem die jeweiligen Ausgangspegel von erster und zweiter Prüfstufe einem NOR-Glied zuführbar sind, welches ein Beschleunigungssignal (a) derart einstuft, wenn die diesbezüglichen Betragswertpaare (|a_n1| bzw. |Δa_n1| und |a_n–1|; |a_n2| bzw. |Δa_n2| und |a_n–2|; ...) den ersten (k₁) und zweiten Schwellwert (k₂) unterschreiten.

In diesem Fall, also bei einem als plausibel eingestuften Beschleunigungssignal (a), ist bevorzugt ein gültiges Steuersignal erzeugbar.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein gültiges Steuersignal einem Stellglied zuführbar, welches den Plausibilitätsprüfer solange aussetzt, bis ein Beschleunigungswert (a_n) den zweiten Schwellwert (k₂) wieder unterschreitet.

Vorzugsweise ist dem Plausibilitätsprüfer ein Analog/Digital-Wandler und/oder ein BandPass-Filter vorgeschaltet, wobei letzterer bevorzugt eine untere Grenzfrequenz von wenigen Hertz besitzt.

Das erfindungsgemäße Insassenschutzsystem umfasst wenigstens einen Beschleunigungssensor, vorzugsweise sowohl mit positiver als auch mit negativer Sensierungsrichtung; ein zentrales Steuergerät (ECU); sowie eine Schaltungsanordnung wie zuvor beschrieben.

Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich in vorteilhafter Weise die Plausibilität eines Beschleunigungssignals zuverlässig überprüfen. Insbesondere lassen sich sog. Misuses abfangen, welche fälschlicherweise z.B. die Safing-Funktion aktivieren können oder zu einer unerwünschten Zündentscheidung führen. Sie steigert zugleich die Robustheit gegen EMV-Störungen und erlaubt, insb. in ihrer alternativen Ausgestaltung durch Betragswertbildungen, vorteilhaft die Plausibilitätsüberprüfung eines Beschleunigungssignals eines Beschleunigungssensors sowohl mit positiver als auch mit negativer Sensierungsrichtung. Die Erfindung eignet sich daher insbesondere für in Kraftfahrzeugen eingebaute Insassenschutzsysteme.

Zusätzliche Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben.

Darin zeigen schematisch:
1 die prinzipielle Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen Plausibilitätsprüfers;
2 den erfindungsgemäßen Plausibilitätsprüfer nach 1 innerhalb einer prinzipiellen Schaltungsan ordnung eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge; und
3 verschiedene Beschleunigungswerte unterschiedlicher Beschleunigungssignale.
1 zeigt die prinzipielle Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen Plausibilitätsprüfers 4 zur Plausibilitätsprüfung eines elektrischen Signals (a) eines Beschleunigungssensors. Dabei werden zeitlich aufeinanderfolgende Beschleunigungswerte (a_n; a_n–1; a_n–2;...) erfindungsgemäß zumindest einer ersten 10 und einer zweiten 20 Prüfstufe zugeführt, in welcher diese jeweils verarbeitet und mit einem ersten (k₁) sowie mit einem zweiten (k₂) Schwellwert vergleichen werden. Die Verarbeitung der Signalwerte (a_n; a_n–1; a_n–2; ...) erfolgt nach dem Ausführungsbeispiel in der ersten Prüfstufe 10 mittels einer Signalflankenermittlungseinheit, beispielsweise einem Differenzglied 11, einer ersten Betragsbildungseinheit 12 sowie in einem ersten Komparator 12. Die zweite Prüfstufe 20 umfasst ein Verzögerungsglied 21, eine zweite Betragsbildungseinheit 22 sowie einen zweiten Komparator 23. Die jeweiligen Ausgangspegel von erster 10 und zweiter 20 Prüfstufe sind anschließend einem NICHTODER (NOR) – Glied 30 zugeführt, welches das Beschleunigungssignal (a) als unplausibel oder plausibel einstuft und ein dementsprechendes Steuersignal ausgibt.
2 zeigt den erfindungsgemäßen Plausibilitätsprüfer 4 nach 1 innerhalb einer prinzipiellen Schaltungsanordnung eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge. Ein von einem Beschleunigungssensor 1 abgegebenes analoges Beschleunigungssignal (a) wird mittels eines sog. A/D-Wandlers 2 digitalisiert. Zwecks Aufbereitung des Signal (a) durchläuft dieses anschließend bevorzugt einen BandPass-Filter 3, welcher bestimmte Frequenzbereiche vollständig ausfiltert. Der BandPass 3 besitzt vorzugsweise eine untere Grenzfrequenz von wenigen Hertz. Das so aufbereitete Beschleunigungssignal (a) erreicht danach die erste Stufe 10 des Plausibilitätsprüfers 4, mittels welcher zunächst in der Signalflankenermittlungseinheit 11 die Steigung des Beschleunigungssignals (a) erfasst, anschließend in der ersten Betragsbildungseinheit 12 ein Flankenbetragswert gebildet und dieser mittels des ersten Komparator 13 mit einem ersten Schwellwert (k₁) vergleichen wird.
Zweckmäßiger Weise ist die Signalflankenermittlungseinheit 11 ein Differenzglied 11, welches die Steigung des Beschleunigungssignals (a) durch Bildung der Differenz zweier aufeinanderfolgender Beschleunigungswerte (a_n – a_n–1) erfasst, so dass an – an–1 = Δan1 ergibt. Ist dabei |Δan1| > k1 (1)so übersteigt die ermittelte Steigung bzw. Signalflanke den ersten Schwellwert (k₁), der während eines tatsächlichen Crashs nicht erreicht werden kann. Es handelt sich in diesem Fall beispielsweise um eine Störung, die durch EMV hervorgerufen wird oder durch einen Kurzschluss des Eingangs des A/D-Wandlers 2 gegen die Versorgungsspannung des Sensors 1 oder gegen Schaltungsmasse.
Erfindungsgemäß erreicht der jeweils aktuelle Beschleunigungswert (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) auch die zweite Prüfstufe 20 des Plausibilitätsprüfers 4, in welcher er gemäß dem Ausführungsbeispiel zunächst einem Verzögerungsglied 21 zuführbar ist zwecks Zwischenspeicherung und verzögerter Ausgabe (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) um ein Zeitintervall (τ); anschließend der verzögerte Beschleunigungswert (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) einer zweiten Betragsbildungseinheit 22 zuführbar ist zwecks Bildung eines Betragswertes (|a_n–1|; |a_n–2|; |a_n–3| ...) ; und schließlich der Betragswert (|a_n–1|; |a_n–2|;|a_n–3| ...) einem zweiten Kompara tor 23 zuführbar ist zwecks Vergleich mit einem zweiten Schwellwert (k₂).
Ist dabei |an–1| > k2 (2)so gilt, dass ein nicht plausibles Beschleunigungssignal (a) vorliegt.
Erste 10 und zweite 20 Prüfstufe des Plausibilitätsprüfers 4 arbeiten in einem zum Zeitintervall (τ) korrespondierenden Systemtakt. Für ersteres (τ) ist vorzugsweise die Abfolge der Beschleunigungswerte (an) referenzgebendend; für letzteres beispielsweise die Frequenz eines Oszillators (nicht dargestellt). Derartig synchronisiert sind die Ausgangspegel der Prüfstufen 10 und 20 paarweise einem nachgeordneten NOR-Glied 30 zuführbar. Dieses stuft anhand der Plausibilitätsbedingungen (1) und (2) ein Beschleunigungssignal (a) als plausibel oder unplausibel ein.
Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick:
Unplausibel ist ein Beschleunigungssignal (a) demnach immer dann, wenn die diesbezüglichen Betragswertpaare (|a_n1| bzw. |Δa_n1| und |a_n–1|; |a_n2| bzw. |Δa_n2| und |Δa_n–2|; ...) den ersten (k₁) und/oder zweiten (k₂) Schwellwert überschreiten.
Demgegenüber wird ein Beschleunigungssignal (a) demnach immer nur dann als relevant und zulässig erachtet, wenn die diesbezüglichen Betragswertpaare (|a_n1| bzw. |Δa_n1| und |a_n–1|; |a_n2| bzw. |Δa_n2| und |a_n–2|;...) den ersten (k₁) und zweiten (k₂) Schwellwert unterschreiten.
Im erstgenannten Fall, also bei einem als unplausibel eingestuftem Beschleunigungssignal (a), ist ein ungültiges Steuersignal erzeugbar; im letztgenannten Fall ein gültiges Steuersignal.
Die Steuersignale werden bevorzugt einem Stellglied 40 zugeführt, welches bei einem gültigen Steuersignal mittels eines ersten Schaltelements 41, beispielsweise ein sog. p-Kanal (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) MOSFET, den Plausibilitätsprüfer 4 solange abschaltet, bis ein aktueller Beschleunigungswert (a_n) den zweiten Schwellwert (k₂) wieder unterschreitet. Zeitgleich öffnet das Stellglied 40 derweil ein zweites Schaltelement 42, beispielsweise einen sog. n-Kanal MOSFET, so dass die aktuellen Beschleunigungswerte (a_n; a_n–1; a_n–2;...) eines als plausibel eingestuften Beschleunigungssignals (a) vorzugsweise über eine Codiereinheit 50 an ein zentrales Steuergerät 60 des Insassenschutzsystems versendbar sind. Sobald das Stellglied 40, welches bevorzugt als Flip-Flop ausgebildet ist, von einem dritten Komparator 43, welcher die aktuellen Beschleunigungswerte (a_n) mit dem zweiten Schwellwert (k₂) vergleicht, ein die Unterschreitung der Schwelle (k₂) anzeigendes Signal empfängt, öffnet dieses 40 einerseits das erste Schaltelement 41, so dass alle Beschleunigungswerte (k₂) wieder zunächst im Plausibilitätsprüfer 4 auf ihre Plausibilität überprüft werden. Andererseits stoppt das Stellglied 40 über die zeitgleiche Schließung des zweiten Schaltelements 42 den Datenfluss an die Codiereinheit 50 bzw. an das zentrale Steuergerät 60.
3 zeigt verschiedene Beschleunigungswerte unterschiedlicher Beschleunigungssignale. Dabei zeigt 3a den Funktionsverlauf eines unplausiblen Beschleunigungssignals (a). So liegt der Flankenbetragswert (|Δa_n1|) von aktuellem (a_n) und vorherigem (a_n–1) Beschleunigungswert oberhalb des Schwellwer tes k₁. Die rückliegenden Beschleunigungswerte (a_n–2; a_n–3; a_n- ₄) kennzeichnen den Anschlag des Sensorbereichs des Beschleunigungssensors (1). Auf der x-Achse sind daher einfach digits bzw. units auftragbar; die y-Achse gibt den linearen Zeitlauf wieder, wobei ein Zeitintervall (τ) den Zeitabstand zwischen zwei aufeinander folgenden Beschleunigungswerte wiederspiegelt. Die Beschleunigungswerte (a_n–2; a_n–3; a_n–4) wie auch die anderen rückliegenden Werte erfüllen allesamt die Plausibilitätsbedingungen (1) und/oder (2) für ein unplausibles Signal, so dass das Signal insgesamt gemäß o.a. Tabelle als unplausibel zu werten ist.
3b zeigt den Funktionsverlauf eines plausiblen Beschleunigungssignals (a). So liegt der Flankenbetragswert (|Δa_n1|) von aktuellem (a_n) und vorherigem (a_n–1) Beschleunigungswert unterhalb des ersten Schwellwertes (k₁). Indem auch der rückliegenden Wert (a_n–1) unterhalb des Schwellwertes (k₁) lag, sind beide Plausibilitätsregeln für ein plausibles Beschleunigungssignal erfüllt. Wird aber ein Beschleunigungssignal (a), wie in diesem Beispiel gezeigt, als relevant und zulässig erachtet, so werden die der Entscheidung zugrundeliegenden Werte (a_n–1; a_n) ebenso wie all die auf dem aktuellen Beschleunigungswert (a_n) folgenden Werte (a_n+1; a_n+2, a_n+3; ...) an das zentrale Steuergerät 60 des Insassenschutzsystems übermittelt, und zwar solange, wie die Beschleunigungswerte (a_n _i) oberhalb der Schelle (k₂) liegen. Hierfür sorgt das Stellglied 40. Sobald das Stellglied 40 aber über den dritten Komparator 43 ein die Schelle (k₂) unterschreitendes Signal empfängt, wird der Plausibilitätsprüfer 4 wieder aktiviert und die Signal-Übertragung an die ECU 60 zeitgleich beendet.
3c zeigt in einem weiteren Beispiel den Funktionsverlauf eines plausiblen Signals. So liegt der Flankenbetragswert (|Δa_n1|) von aktuellem (a_n) und zurückliegendem (a_n–1) Beschleunigungswert unterhalb des ersten Schwellwertes (k₁). Indem auch der zurückliegende Wert (a_n–1) unterhalb des Schwellwertes (k₂) liegt, sind beide Plausibilitätsregeln für ein plausibles Beschleunigungssignal erfüllt, so dass das NOR-Glied 30 ein gültiges Steuersignal erzeugen kann, welches das Stellglied 40 wie unter 2 beschrieben umsetzt.
3d schließlich zeigt in einem weiteren Beispiel den Funktionsverlauf eines unplausiblen Signals. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Sonderfall, nämlich den, dass das Signal sprunghaft ansteigt und danach langsam abfällt. Zunächst wird die Bedingung (1) der Plausibilitätsregel für ein plausibles Signal nicht erfüllt. Danach, wenn das Signal abfällt, wird gegen Bedingung (2) für ein plausibles Signal verstoßen. Ein solches Signal kann allerdings nur bei einem fehlerhaft arbeitenden Sensor 1 auftreten. Die Abnahme liegt in der Funktion des BandPass-Filters 3 begründet, welcher dem Plausibilitätsprüfer 4 erfindungsgemäß bevorzugt vorgeschaltet ist. Bei einem solchen Signalverhalten wird der zentralen ECU 60 bevorzugt ein Fehler angezeigt.
Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich in vorteilhafter Weise die Plausibilität eines Beschleunigungssignals (a) zuverlässig überprüfen. Insbesondere lassen sich sog. Misuses abfangen, welche fälschlicherweise z.B. die Safing-Funktion aktivieren können oder zu einer unerwünschten Zündentscheidung führen. Sie steigert zugleich die Robustheit gegen EMV-Störungen und erlaubt, insb. in ihrer alternativen Ausgestaltung durch Betragswertbildungen, vorteilhaft die Plausibilitätsüberprüfung eines Beschleunigungssignals eines Beschleunigungssensors 1 sowohl mit positiver als auch mit negativer Sensierungsrichtung. Die Erfindung eignet sich daher insbesondere für in Kraftfahrzeugen eingebaute Insassenschutzsysteme.

Claims

Verfahren zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Signals (a) eines Beschleunigungssensors (1), welcher insbesondere Teil eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge ist, bei dem zeitlich aufeinanderfolgende digitalisierte Beschleunigungswerte (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) eine erste und eine zweite Prüfstufe erreichen, wobei – in der ersten Prüfstufe – zunächst ein von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängiger Flankenwert (a_n1) ermittelt wird; und – ein derartiger Flankenwert (a_n1) mit einem ersten Schwellwert (k₁) verglichen wird; und wobei – in der zweiten Prüfstufe – der Beschleunigungswert (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) zunächst zwischengespeichert und um ein Zeitintervall (τ) verzögert ausgegeben (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) wird; und – ein derartiger Vergangenheitswert (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) mit einem zweiten Schwellwert (k2) verglichen wird.
Verfahren zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Signals (a) eines Beschleunigungssensors (1), welcher insbesondere Teil eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge ist, bei dem zeitlich aufeinanderfolgende digitalisierte Beschleunigungswerte (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) eine erste und eine zweite Prüfstufe erreichen, wobei – in der ersten Prüfstufe – zunächst ein von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängiger Flankenwert (a_n1) ermittelt wird; – anschließend vom Flankenwert (a_n1) ein Betragswert (|a_n1|) gebildet wird; und – schließlich der Flankenbetragswert (|a_n1|) mit einem ersten Schwellwert (k₁) verglichen wird; und wobei – in der zweiten Prüfstufe – der Beschleunigungswert (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) zunächst zwischengespeichert und um ein Zeitintervall (τ) verzögert ausgegeben (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) wird; – von einem derartigen Vergangenheitswert (a_n–1; a_n–2; a_n_₃ ...) anschließend ein Betragswert (|a_n–1|; |a_n–2|; |a_n–3| ...) gebildet wird; und – ein derartiger Vergangenheitsbetragswert (|a_n _- ₁|; |a_n–2|; |a_n–3|; ...) schließlich mit einem zweiten Schwellwert (k₂) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem durch Bildung der Differenz zweier zeitlich aufeinanderfolgender Beschleunigungswerte (a_n – a_n–1; a_n–1; – a_n–2; ...) ein von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängiger Flankenwert (Δa_n1; Δa_n2 ...) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, bei dem ein Beschleunigungssignal (a) als unplausibel eingestuft wird, wenn die jeweiligen Betragswertpaare (|a_n1| bzw. |Δa_n1| und |a_n–1|; |a_n2| bzw. |Δa_n2| und |a_n–2|; ...) den ersten (k₁) und/oder zweiten Schwellwert (k₂) überschreiten.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem bei einem als unplausibel eingestuften Beschleunigungssignal (a) ein ungültiges Steuersignal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein Beschleunigungssignal (a) als relevant und zulässig eingestuft wird, wenn die jeweiligen Betragswertpaare (|a_n1| bzw. |Δa_n1| und |a_n–1|; |a_n2| bzw . |Δa_n2| und |a_n–2| ...) den ersten (k₁) und den zweiten Schwellwert (k₂) unterschreiten.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem bei einem als plausibel eingestuften Beschleunigungssignal (a) ein gültiges Steuersignal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem nach Erzeugung eines gültigen Steuersignals das Verfahren zur Plausibilitätsprüfung eines elektrischen Signals (a) eines Beschleunigungssensors (1) solange ausgesetzt wird, bis ein Beschleunigungswert (a_n) den zweiten Schwellwert (k₂) wieder unterschreitet.
Schaltungsanordnung zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Signals (a) eines Beschleunigungssensors (1), welcher insbesondere Teil eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge ist, wobei zeitlich aufeinanderfolgende digitalisierte Beschleunigungswerte (a_n; a_n–1; a_n_₂ ...) eine erste (10) und eine zweite (20) Prüfstufe (10) eines Plausibilitätsprüfers (4) erreichen, wobei – in der ersten Prüfstufe (10) – zunächst in einer Signalflankenermittlungseinheit (11) ein von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängiger Flankenwert (a_n1) ermittelbar ist; und – ein derartiger Flankenwert (a_n ₁) einem ersten Komparator (13) zuführbar ist zwecks Vergleich mit einem ersten Schwellwert (k₁); und wobei – in der zweiten Prüfstufe (20) – der Beschleunigungswert (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) einem Verzögerungsglied (21) zuführbar ist zwecks Zwischenspeicherung und verzögerter Ausgabe (a_n–1; a_n–2;a_n–3 ...) um ein Zeitintervall (τ); und – ein derartiger Vergangenheitswert (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) einem zweiten Komparator (23) zuführbar ist zwecks Vergleich mit einem zweiten Schwellwert (k₂).
Schaltungsanordnung zur Plausibilitätsüberprüfung eines elektrischen Signals (a) eines Beschleunigungssensors (1), welcher insbesondere Teil eines Insassenschutzsystems für Kraftfahrzeuge ist, wobei zeitlich aufeinanderfolgende digitalisierte Beschleunigungswerte (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) eine erste (10) und eine zweite (20) Prüfstufe (10) eines Plausibilitätsprüfers (4) erreichen, wobei – in der ersten Prüfstufe (10) – zunächst in einer Signalflankenermittlungseinheit (11) ein von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängiger Flankenwert (a_n1) ermittelbar ist; – anschließend der Flankenwert (a_n ₁) einer ersten Betragsbildungseinheit (12) zuführbar ist zwecks Bildung eines Betragswertes (|a_n1|); – schließlich der Flankenbetragswert (|a_n1|) einem ersten Komparator (13) zuführbar ist zwecks Vergleich mit einem ersten Schwellwert (k₁); und wobei – in der zweiten Prüfstufe (20) – der Beschleunigungswert (a_n; a_n–1; a_n–2 ...) einem Verzögerungsglied (21) zuführbar ist zwecks Zwischenspeicherung und verzögerter Ausgabe (a_n–1; a_n–2;a_n–3...) um ein Zeitintervall (τ); – anschließend ein derartiger Vergangenheitswert (a_n–1; a_n–2; a_n–3 ...) einer zweiten Betragsbildungseinheit (22) zuführbar ist zwecks Bildung eines Betragswertes (|a_n–1|; |a_n–2|; |a_n–3| ...) – schließlich der Vergangenheitsbetragswert (|a_n–1|; |a_n–2|; |a_n–3| ...) einem zweiten Kompa rator (23) zuführbar ist zwecks Vergleich mit einem zweiten Schwellwert (k₂).
Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalflankenermittlungseinheit (11) ein Differenzglied ist, mittels welchem durch Bildung der Differenz zweier zeitlich aufeinanderfolgender Beschleunigungswerte (a_n – a_n–1; a_n–1 – a_n–2 ...) ein von der Steigung des Beschleunigungssignals (a) abhängiger Flankenwert (Δa_n ₁; Δa_n2 ...) ermittelbar ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Ausgangspegel von erster (10) und zweiter (20) Prüfstufe einem NOR-Glied (30) zuführbar sind, welches ein Beschleunigungssignal (a) als unplausibel einstuft, wenn die diesbezüglichen Betragswertpaare (|a_n1| bzw. |Δa_n1| und |Δa_n–1|; |a_n2| bzw. |Δa_n2| und |a_n–2|; ...) den ersten (k₁) und/oder zweiten (k₂) Schwellwert überschreiten.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei als unplausibel eingestuftem Beschleunigungssignal (a) ein ungültiges Steuersignal erzeugbar ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Ausgangspegel von erster (10) und zweiter (20) Prüfstufe einem NOR-Glied (30) zuführbar sind, welches ein Beschleunigungssignal (a) als plausibel einstuft, wenn die diesbezüglichen Betragswertpaare (|a_n1| bzw. |Δa_n1| und |a_n–1|; |a_n2| bzw. |Δa_n2| und |a_n–2|;...) den ersten (k₁) und zweiten Schwellwert (k₂) unterschreiten.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als plausibel eingestuften Be schleunigungssignal (a) ein gültiges Steuersignal erzeugbar ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein gültiges Steuersignal einem Stellglied (40) zuführbar ist, welches den Plausibilitätsprüfer (4) solange aussetzt, bis ein Beschleunigungswert (an) den zweiten Schwellwert (k₂) wieder unterschreitet.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Plausibilitätsprüfer (4) ein Analog/Digital-Wandler (2) und/oder ein Band-Pass-Filter (3) vorgelagert ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der BandPass-Filter (3) eine untere Grenzfrequenz von wenigen Hertz besitzt.
Insassenschutzsystem, wenigstens umfassend – einen Beschleunigungssensor (1); – ein zentrales Steuergerät (60); sowie – eine Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 18.
Insassenschutzsystem nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch einen Beschleunigungssensor (1) sowohl mit positiver als auch mit negativer Sensierungsrichtung.