EP2409161A1 - Induktives sensormodul für ein fahrzeug und verfahren zum betreiben eines solchen sensormoduls - Google Patents

Induktives sensormodul für ein fahrzeug und verfahren zum betreiben eines solchen sensormoduls

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Publication number
EP2409161A1
EP2409161A1 EP10709997A EP10709997A EP2409161A1 EP 2409161 A1 EP2409161 A1 EP 2409161A1 EP 10709997 A EP10709997 A EP 10709997A EP 10709997 A EP10709997 A EP 10709997A EP 2409161 A1 EP2409161 A1 EP 2409161A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor module
data
sensor
vehicle
memory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10709997A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Tollkuehn
Peter Guse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2409161A1 publication Critical patent/EP2409161A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00—Details of instruments
    • G01P1/12—Recording devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up

Definitions

  • the invention relates to a sensor module for a vehicle safety system or a method for operating such a sensor module according to the preamble of the independent claims.
  • a wireless rotational speed sensor is known in which the rotational speed of a motor vehicle wheel is measured and the measured values taken by the sensor are processed into a data telegram which indicates the rotational speed of the wheel. Furthermore, the sensor is configured such that the data telegram is transmitted wirelessly.
  • the present sensor component includes a battery or other type of power or power source that generally provides relatively little power, such as power. B. from a supply with lower
  • a so-called ECU component may instruct the sensor component to enter a sleep mode to conserve battery power since the vehicle may be stopped.
  • a wireless speed sensor system is known in the necessary energy is generated and / or stored to the wireless
  • an energy management uses a generator for power generation, which makes use of the rotation of the vehicle wheel for power generation.
  • Storage devices are a high-efficiency rechargeable battery or a supercapacitor.
  • a generator a so-called multi-polar rotation generator can be used become.
  • the transmitter element may be switched to a sleep mode or inactive until the controller wakes up the sensor via its transmitter module.
  • the sensor module according to the invention for a vehicle safety system or the corresponding method for operating such a sensor module have the advantage that the sensor module has a memory for the data and a control device, wherein the control device in dependence on at least one vehicle size and / or an event, the data read from memory and shipped.
  • a case-dependent transmission is possible, which reduces the energy consumption, but at the same time has no restriction in the temporal continuity of the data.
  • a precise analysis in the evaluation algorithm in a control unit for example for the control of brakes, possible.
  • the invention is of great use, since usually four speed sensors are arranged in a vehicle, one for each tire and so the radio communication can be kept to a minimum.
  • the provision of a memory in the sensor module makes it possible for even first analyzes to be carried out in the sensor module itself so that the control unit, as the receiver of the transmitted radio signals, is relieved of such analyzes. This brings a speed advantage in the evaluation of the data.
  • a sensor module in the present case is a structural unit such as a speed sensor or an acceleration sensor or yaw rate sensor or
  • the sensor module can have the actual sensor element, in the present example, the Hall effect of the anisotropic magnetoresistive effect (AMR) and the giant magnetoresistor
  • the sensor module is a closed structural unit. Only connection means to the installation location are provided.
  • the vehicle safety system is, for example, a vehicle dynamics control system, a brake system and / or an airbag system.
  • Sensor signal is at least a radio transmitter, which can use, for example, with high frequency spread such as DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum or a continuous change of the transmission frequency (FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum). Even a so-called RFID so a transponder technology can be used in the present case.
  • DSSS Direct Sequence Spread Spectrum
  • FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum
  • the power supply can also take place via emitted electromagnetic waves, wherein the induced current is rectified in an antenna coil in the sensor module and charges an energy store.
  • the energy storage supplies the chip for the current for the reading process or can only be used for the supply of the microchip.
  • the signal transmission takes place directly from the transmitter in a control unit or from an external transmitter to the sensor.
  • the RFID tag modulates the electromagnetic wave and thus transmits the information.
  • the data are, for example, data telegrams in which the actual sensor values are accommodated.
  • the sensor signal represents the sensor values that the sensor element emits. This can also be a multiplex of sensor signals.
  • this data telegram can also contain further data such as identification data or additional data for error correction.
  • a dynamically acting measuring principle is a measuring principle in which energy is generated simultaneously with the measuring process.
  • a preferred expression for this purpose is an inductive measuring principle, but there are also other measuring principles, such as a piezoelectric or a
  • Vibration converter possible. With the measuring principle, therefore, a measuring device is described, which also generates energy.
  • the memory is usually referred to as an electronic memory in which the data can be stored. This memory will usually provided as an integrated circuit.
  • the controller may be either an application specific circuit (ASIC) or a programmable device such as a microcontroller or microprocessor. A mechanical control device which reacts to the vehicle size or an event can also be provided in the present case.
  • ASIC application specific circuit
  • a mechanical control device which reacts to the vehicle size or an event can also be provided in the present case.
  • the operation of the sensor module means the commissioning of the sensor module.
  • the memory is designed as a ring memory. Under a
  • Ring memory refers to a memory which stores data continuously over a certain period of time and overwrites this again after the expiry of a predetermined time, in order to free up the storage space for new data.
  • the memory and the control device are arranged on an integrated circuit. This allows a compact design and reduces the space requirement of the sensor module. Also, the reliability can be increased.
  • the device is configured such that the energy and the sensor signal are generated by the induction by a linear movement or a rotational movement.
  • the sensor module is configured for a low-power and a high-power mode, wherein the sensor module has a change-over switch, which depends on a vehicle size and / or an event between the low-power and switch to high-power mode.
  • the low-power mode means a state in which the sensor module consumes little power while in the high-power mode correspondingly more energy consumed, ie the high-power mode consumes more energy than the low-power mode.
  • the switch can be customary manner by software but also electronically or mechanically. The action on this switch takes place in
  • the vehicle speed and / or an event such as a wheel condition such as a slip or blocking wheels.
  • the event-dependent activation of the changeover switch is dependent on a rule.
  • the data transmission rate of the transmitter can thus be vehicle-speed-dependent or rule-based.
  • the data in a microcontroller or other processor or evaluation circuit is processed at a low clock rate and sent at a low data rate from the sensor module to a controller, at high speed this is reversed.
  • the clock frequency for data processing in the microcontroller and the data transfer rate during normal operation is low.
  • the signals with a high clock frequency in the signals When needed, such as slippage or jamming of the wheels, the signals with a high clock frequency in the
  • the speed-dependent or rule-based signal transmission can be combined.
  • the sensor module has an energy management with this switch, which is arranged on an integrated circuit on which a preprocessing of the sensor signal is provided.
  • these functions can be integrated with one another on an ASIC and a particularly cost-effective compact production can be selected.
  • Show it 1 is a block diagram of a vehicle safety system
  • Fig. 4 is a block diagram of the sensor module according to the invention and a
  • Fig. 6 is a block diagram of the transmitter
  • FIG. 7 shows a flow chart of the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a block diagram of a vehicle safety system in a vehicle FZ with four speed sensors WSSl to 4, a control unit for the vehicle dynamics control ESP and one of the ES P control unit ESP-controlled
  • the speed sensor WSSL to 4 are connected via a radio transmission with the control unit ESP, so that the speed sensor WSSl to 4 each have antennas Al to A4 to transmit their data to the control unit ESP, the control unit ESP for receiving this data, the antenna A5 having.
  • at least each rotational speed sensor WSS1 to 4 has a transmission module in order, for example, to transmit data to the control device ESP in the frequency spreading method, wherein the control device ESP has at least one receiver device in order to be able to correctly receive and demodulate these signals. It is possible that the radio connection between the speed sensors WSSl to 4 and the control unit ESP unidirectional of the
  • Speed sensors to the controller ESP or bidirectional can be performed.
  • a broadcast mode is also possible. By this is meant that one sensor sends data to all without addressing a specific receiver, as is common in broadcast transmissions. It is also possible for the speed sensors to transmit their data to another device, for example a further sensor, which is then connected via a cable connection to the control device ESP and thus executes this second part via a wired transmission of the data.
  • the control unit ESP controls as a function of this sensor and others
  • Sensor signals to the actuator AKT for example, brakes.
  • sensors for vehicle safety systems such as crash sensors, are for example acceleration sensors, yaw rate sensors, force sensors, structure-borne sound sensors, air pressure sensors and also environment sensors such as video,
  • Radar Lidar or ultrasound wirelessly connectable to a control unit.
  • Fig. 2 shows the operation of an active speed sensor, which is connected to the power source for operation with a voltage source.
  • the sensors detect the change in the magnetic flux density.
  • a Hall sensor is provided as the sensor element 22, which measures the change in the magnetic flux density of the steel wheel 20.
  • a magnet 21 is still provided, which is changed by the rotating steel wheel in its magnetic field.
  • the resulting signal is a sine signal 23, which is forwarded to the control unit ECU for further processing.
  • a multipole encoder 30 is provided as a wheel with changing magnetic poles. The rotation of this wheel causes a change in the magnetic flux in the sensor element 31.
  • the signals of the sensor element are evaluated by an ASIC and then transmitted as digital signals to a control unit ECU. These digital signals are designated by the reference numeral 32.
  • Fig. 4 shows a block diagram of the sensor module according to the invention denoted by the reference numerals 40 to 45 and the control unit ECU.
  • the sensor module according to the invention has a single device 40 for the simultaneous generation of the sensor signal and the energy.
  • an energy management 41 which is arranged in an ASIC manner, the energy is stored in an energy store 42, for example a capacitor, which is also used for EMC (electromagnetic compatibility).
  • the sensor signal is transmitted to an analog-to-digital converter within or outside a microcontroller 43 for digitizing the sensor signal.
  • the microcontroller 43 stores the digitized
  • These data can be obtained either from the sensor signal itself or from the ECU.
  • the radio traffic is also designed bidirectional.
  • the ASIC forms a speed-dependent voltage signal from the sensor signal, which is already processed digitally in the sensor module.
  • the microcontroller 43 can convert the sensor signal into a control unit-specific signal, it evaluates and stores the data continuously in the ring buffer.
  • the stored data are usually z. B. in an inadmissible
  • Speed change then available and are forwarded to the transceiver 45 to transmit it to the control unit ECU.
  • the conversion in the ASIC or in the microcontroller into a digital speed or acceleration signal allows easy further processing.
  • This speed or acceleration signal can be transmitted either directly to the ECU with the transmitter 45 or transceiver at fixed discrete intervals to the ECU or the signal is previously processed in the microcontroller and evaluated.
  • the above-described speed-dependent or rule-based data transmission rate of the transceiver 45 can then be set.
  • Fig. 5 visualizes a section of the sensor module according to the invention.
  • a coil SP is connected to an ASIC on the one hand for the sensor processing PP and for other connected to the power generation EE.
  • the power supply EE can in particular charge a capacitor C or other capacitors or energy storage.
  • the sensor signal prepared by the sensor signal preprocessing PP is transmitted to the transceiver TX, which emits the data via the antenna AT in dependence on the sensor signal.
  • the digital signal can first be converted into an analog signal in order to amplify it and then modulate it, for example via a frequency spread or frequency hopping.
  • the modulation can also be done already in the digital and it can still be an amplifier used after the modulation.
  • the receiver structure is designed: After a receiving antenna usually follows a frequency converter, an amplifier and filter and a digital signal processing.
  • step 700 simultaneous sensor signal and power generation takes place, for example, with coil SP.
  • the sensor signal is preprocessed in method step 701 and supplies, for example, parameters which the energy management in method step 702 requires in order to decide whether it is necessary to switch over between a low-power and a high-power mode of the sensor module.
  • the preprocessed sensor signal is stored in step 704 for transmission and sent in step 705.
  • the control device decides on the basis of vehicle sizes and / or the event whether the transmission should take place or not. In synchronism, the energy management is operated, because you need a lot of energy for the transmission state and little for pure measurement.
  • the energy management decides in method step 703 how much energy is to be provided, ie high-power or low-power mode or which consumption can be set by the clock rate of the processing or transmission rate of the transmission via the transmitter TX.

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Sensormodul für ein Fahrzeugsicherheitssystem sowie ein Verfahren zum Betätigen eines solchen Sensormoduls für ein Fahrzeugsicherheitssystem vorgeschlagen, wobei Daten von wenigstens einem Sender des Sensormoduls drahtlos in Abhängigkeit von einem Sensorsignal versendet werden. Das Sensormodul verwendet ein generatorisch wirkendes Messprinzip, so dass die Energie für den Betrieb des Sensormoduls durch dieses Messprinzip erzeugt wird. Die Daten werden in einem Speicher im Sensormodul abgespeichert und eine Steuereinrichtung liest diese Daten in Abhängigkeit von wenigstens einer Fahrzeuggrösse (z.B. Geschwindigkeit) und/oder einem Ereignis (z.B. Schlupf, Blockieren) aus und versendet sie.

Description

Beschreibung
INDtTKTIVES SENSORMODUL FUR EIN FAHRZEUG UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES SOLCHEN SENSORMODULS
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Sensormodul für ein Fahrzeugsicherheitssystem bzw. ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensormoduls nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Aus DE 11 2006 003 053 T5 ist ein drahtloser Drehgeschwindigkeitssensor bekannt, bei dem die Drehzahl eines Kraftfahrzeugrads gemessen wird und die von dem Sensor genommenen Messwerte zu einem Datentelegramm aufbereitet werden, das die Drehzahl des Rads angibt. Weiterhin ist der Sensor derart konfiguriert, dass das Datentelegramm drahtlos gesendet wird. Um die
Drahtdrehzahl zu messen, misst eine Meßeinheit Änderungen des magnetischen Flusses und leitet drahtlos ein entsprechendes Signal zu einer Basisstation oder einer Steuereinheit zurück. Die vorliegende Sensorkomponente umfasst eine Batterie oder eine andere Art von Energie- oder Stromquelle, die im allgemeinen relativ wenig Strom liefert, wie z. B. aus einer Versorgung mit niedriger
Spannung. Weiterhin kann eine sogenannte ECU-Komponente die Sensorkomponente anweisen, in einen Schlafmodus überzugehen, um Batteriestrom zu sparen, da das Fahrzeug angehalten sein kann. Aus US 2004/0150516 Al ist ein drahtloses Drehzahlfühlersystem bekannt, bei dem notwendige Energie erzeugt und/oder abgespeichert wird, um den drahtlosen
Drehzahlfühler zu versorgen. Dabei ist ein Energiemanagement vorgesehen, dass einen Generator für die Energieerzeugung verwendet, der die Rotation des Fahrzeugrades für die Energieerzeugung ausnutzt. Als Speichergeräte dienen eine Hocheffizienz-wiederaufladbare Batterie oder ein Superkondensator. Als Generator kann ein sogenannter mulitpolarer Rotationsgenerator verwendet werden. Das Senderelement kann in einen Schlafmodus oder inaktiv geschaltet werden, bis das Steuergerät über sein Sendermodul den Sensor aufweckt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Sensormodul für ein Fahrzeugsicherheitssystem bzw. das entsprechende Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensormoduls haben demgegenüber den Vorteil, dass das Sensormodul einen Speicher für die Daten und eine Steuereinrichtung aufweist, wobei die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von wenigstens einer Fahrzeuggröße und/oder einem Ereignis die Daten aus dem Speicher ausliest und versendet. Damit ist eine fallabhängige Versendung möglich, die den Energieverbrauch senkt, aber gleichzeitig keine Einschränkung in der zeitlichen Kontinuität der Daten aufweist. Somit ist eine genaue Analyse im Auswertealgorithmus in einem Steuergerät, beispielsweise für die Ansteuerung von Bremsen, möglich. Insbesondere bei Drehzahlfühlern ist die Erfindung von großem Nutzen, da üblicherweise vier Drehzahlfühler in einem Fahrzeug angeordnet sind, für jeden Reifen einen und so der Funkverkehr auf ein Minimum beschränkt werden kann. Die Vorsehung eines Speichers im Sensormodul ermöglicht, dass auch schon erste Analysen im Sensormodul selbst vorgenommen werden können, so dass das Steuergerät als Empfänger der versendeten Funksignale von solchen Analysen entlastet wird. Dies bringt ein Geschwindigkeitsvorteil in der Auswertung der Daten.
Unter einem Sensormodul ist vorliegend eine bauliche Einheit wie ein Drehzahlfühler oder ein Beschleunigungssensor oder Drehratensensor oder
Luftdrucksensor oder Körperschallsensor zu verstehen. Dem Sensormodul können insbesondere noch Komponenten wie ein Stahlrad oder ein Multipolencoder zugeordnet sein. Das Sensormodul kann dabei das eigentliche Sensorelement aufweisen, bei dem vorliegend beispielsweise der Halleffekt der anisotrope magnetoresistive Effekt (AMR) und der Riesenmagnetowiderstand
(GMR-Effekt) Verwendung finden können. Neben dem Sensorelement ist üblicher Weise auch noch ein ASIC, ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, vorhanden, der eine Vorverarbeitung der Sensorsignale durchführt. Das Sensormodul ist dabei eine abgeschlossene bauliche Einheit. Lediglich Verbindungsmittel zum Einbauort sind vorgesehen. Bei dem Fahrzeugsicherheitssystem handelt es sich beispielsweise um eine Fahrdynamikregelung, ein Bremssystem und/oder ein Airbagsystem.
Bei dem Sender zu drahtlosen Versendung von Daten in Abhängigkeit von dem
Sensorsignal handelt es sich zumindest um einen Funksender, der beispielsweise mit hoher Frequenzspreizung wie DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum oder ein kontinuierliches Wechseln der Sendefrequenz (FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum) verwenden kann. Auch eine sogenannte RFID also eine Transpondertechnologie kann vorliegend verwendet werden.
Dabei kann die Energieversorgung auch über emittierte elektromagnetische Wellen erfolgen, wobei in einer Antennenspule im Sensormodul der induzierte Strom gleichgerichtet wird und einen Energiespeicher auflädt. Der Energiespeicher versorgt für den Lesevorgang den Chip für den Strom oder kann nur für die Versorgung des Mikrochips verwendet werden. Die Signalaussendung erfolgt direkt vom Sender in einem Steuergerät oder von einem externen Sender an den Sensor. Der RFID-Tag moduliert die elektromagnetische Welle und überträgt so die Informationen.
Bei den Daten handelt es sich beispielsweise um Datentelegramme, in denen die eigentlichen Sensorwerte untergebracht sind. Das Sensorsignal repräsentiert die Sensorwerte, die das Sensorelement abgibt. Dabei kann es sich auch um einen Multiplex von Sensorsignalen handeln. Dieses Datentelegramm kann neben den Nutzdaten, beispielsweise den Sensorwerten, auch weitere Daten wie Identifikationsdaten oder zusätzliche Daten zur Fehlerkorrektur aufweisen.
Unter einem generatorisch wirkenden Messprinzip ist ein Messprinzip zu verstehen, bei dem gleichzeitig mit dem Messvorgang auch Energie erzeugt wird. Eine bevorzugte Ausprägung ist hierfür ein induktives Messprinzip, es sind jedoch auch andere Messprinzipien, wie ein piezoelektrisches oder ein
Vibrationswandler möglich. Mit dem Messprinzip ist daher eine Messvorrichtung beschrieben, die gleichzeitig auch Energie erzeugt.
Mit dem Speicher ist üblicherweise ein elektronischer Speicher bezeichnet, in dem die Daten abgespeichert werden können. Dieser Speicher wird üblicherweise als integrierte Schaltung vorgesehen. Die Steuereinrichtung kann entweder ein anwendungsspezifischer Schaltkreis sein (ASIC), oder ein programmierbarer Baustein, wie ein Mikrocontroller oder Mikroprozessor. Auch eine mechanische Steuereinrichtung, die auf die Fahrzeuggröße oder ein Ereignis reagiert, kann vorliegend vorgesehen sein.
Mit dem Betreiben des Sensormoduls ist die Inbetriebnahme des Sensormoduls gemeint.
In den abhängigen Ansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen und
Verbesserungen der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Sendermodul bzw. Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensormoduls für ein Fahrzeugsicherheitssystem angeben.
Vorteilhafter Weise ist der Speicher als Ringspeicher ausgebildet. Unter einem
Ringspeicher versteht man einen Speicher, der Daten kontinuierlich in einem gewissen Zeitraum speichert und diese nach dem Ablaufen einer vorgegebenen Zeit wieder überschreibt, um den Speicherplatz für neue Daten wieder freizugeben.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass der Speicher und die Steuereinrichtung auf einem integrierten Schaltkreis angeordnet sind. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise und reduziert den Platzbedarf des Sensormoduls. Auch kann so die Zuverlässigkeit erhöht werden.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Energie und das Sensorsignal durch die Induktion durch eine Linearbewegung oder eine Rotationsbewegung erzeugt werden.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass das Sensormodul für einen Low-Power- und eine High-Power-Modus konfiguriert ist, wobei das Sensormodul einen Umschalter aufweist, der in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggröße und/oder einem Ereignis zwischen dem Low-Power- und dem High-Power-Modus umschaltet. Mit dem Low- Power- Modus ist ein Zustand gemeint, in dem das Sensormodul nur wenig Energie verbraucht, während der High-Power-Modus entsprechend mehr Energie verbraucht, d.h. der High-Power-Modus verbraucht mehr Energie als der Low- Power- Modus.
Der Umschalter kann üblicher Weise softwaremäßig aber auch elektronisch oder mechanisch ausgebildet sein. Die Einwirkung auf diesen Umschalter erfolgt in
Abhängigkeit von einer Fahrzeuggröße, die beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einem Ereignis wie beispielsweise ein Radzustand wie ein Schlupf oder blockierende Räder. Durch die ereignisabhängige Ansteuerung des Umschalters erfolgt eine Abhängigkeit von einer Regel. Insbesondere kann damit die Datenübertragungsrate des Senders fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig oder regelbasiert erfolgen. Im ersten Fall werden bei niedriger Geschwindigkeit die Daten in einem Mikrocontroller oder einem anderen Prozessor oder Auswerteschaltung in einer niedrigen Taktfrequenz verarbeitet und mit einer niedrigen Datenrate vom Sensormodul an ein Steuergerät gesendet, bei hoher Geschwindigkeit ist dies umgekehrt. Bei der ereignisgesteuerten Ansteuerung des Umschalters ist die Taktfrequenz für die Datenverarbeitung im Mikrocontroller und die Datenübertragungsrate bei normalem Betrieb niedrig. Es erfolgt nur eine Basisüberwachung im Low-Power- Modus in einem vorgegebenen Zeitraster. Bei Bedarf wie einem Schlupf oder dem Blockieren der Räder werden die Signale mit einer hohen Taktfrequenz im
Mikrocontroller verarbeitet und mit einer hohen Datenrate der Geschwindigkeitsradient und/oder der der Absolutgeschwindigkeit übertragen. Die geschwindigkeitsabhängige oder regelbasierte Signalübertragung kann natürlich kombiniert werden.
Vorteilhafter Weise weist das Sensormodul ein Energiemanagement mit diesem Schalter auf, das auf einem integrierten Schaltkreis angeordnet ist, auf dem auch eine Vorverarbeitung des Sensorsignals vorgesehen ist. Damit können diese Funktionen auf einem ASIC miteinander integriert werden und es kann eine besonders kostengünstige kompakte Herstellung gewählt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugsicherheitssystems,
Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines Drehzahlfühlers,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Drehzahlfühlers,
Fig. 4 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Sensormoduls und eines
Steuergeräts,
Fig. 5 ein Schaltungsteil des Sensormoduls bezüglich der Energieerzeugung und Sensorsignalerzeugung,
Fig. 6 ein Blockschaltbild des Senders und
Fig. 7 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein Fahrzeugsicherheitssystem in einem Fahrzeug FZ mit vier Drehzahlfühlern WSSl bis 4, einem Steuergerät für die Fahrdynamikregelung ESP und einer vom ES P- Steuergerät ESP-angesteuerten
Aktuatorik AKT. Die Drehzahlfühler WSSl bis 4 sind über eine Funkübertragung mit dem Steuergerät ESP verbunden, so dass die Drehzahlfühler WSSl bis 4 jeweils Antennen Al bis A4 aufweisen, um ihre Daten an das Steuergerät ESP zu übertragen, wobei das Steuergerät ESP zum Empfang dieser Daten die Antenne A5 aufweist. Damit weist zumindest jeder Drehzahlfühler WSSl bis 4 ein Sendemodul auf um beispielsweise im Frequenzspreizverfahren Daten an das Steuergerät ESP zu übertragen wobei das Steuergerät ESP zumindest eine Empfängereinrichtung aufweist, um diese Signale korrekt empfangen und demodulieren zu können. Es ist möglich, dass die Funkverbindung zwischen den Drehzahlfühlern WSSl bis 4 und dem Steuergerät ESP unidirektional von den
Drehzahlfühlern zum Steuergerät ESP oder auch bidirektional ausgeführt sein kann. Auch ein Broadcastmodus ist möglich. Damit ist gemeint, dass ein Sensor Daten an alle versendet, ohne einen spezifischen Empfänger zu adressieren, wie es bei Rundfunkübertragungen üblich ist. Es ist auch möglich, dass die Drehzahlfühler ihre Daten an ein anderes Gerät übertragen, beispielsweise einen weiteren Sensor, der dann über eine Kabelverbindung mit dem Steuergerät ESP verbunden ist und so diesen zweiten Teil dann über eine kabelgebundene Übertragung der Daten ausführt. Das Steuergerät ESP steuert in Abhängigkeit von diesem Sensor und weiteren
Sensorsignalen die Aktuatorik AKT an, beispielsweise Bremsen. Neben den vorliegend dargestellten Drehzahlfühlern WSSl bis 4 sind auch andere Sensoren für Fahrzeugsicherheitssysteme wie Crashsensoren also beispielsweise Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren, Kraftsensoren, Körperschallsensoren, Luftdrucksensoren und auch Umfeldsensoren wie Video,
Radar, Lidar oder Ultraschall drahtlos mit einem Steuergerät verknüpfbar.
Fig. 2 zeigt die Funktionsweise eines aktiven Drehzahlfühlers, der zum Betrieb an eine Spannungsquelle mit an die Energiequelle angeschlossen wird. Die Sensoren detektieren die Änderung der magnetischen Flussdichte. Vorliegend ist als Sensorelement 22 beispielsweise ein Hallsensor vorgesehen, der die Änderung der magnetischen Flussdichte des Stahlrads 20 misst. Zusätzlich ist noch ein Magnet 21 vorgesehen, der durch das sich drehende Stahlrad in seinem Magnetfeld geändert wird. Das resultierende Signal ist einem Sinussignal 23, das an das Steuergerät ECU zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet wird.
Eine weitere Ausführungsform von Drehzahlfühlern ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist ein Multipolencoder 30 als Rad vorgesehen mit sich ändernden magnetischen Polen. Die Umdrehung dieses Rads bewirkt eine Änderung des magnetischen Flusses beim Sensorelement 31. Die Signale des Sensorelements werden von einem ASIC ausgewertet und dann als digitale Signale an ein Steuergerät ECU übertragen. Diese digitalen Signale sind mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet.
Bekannte Prinzipien sind der Halleffekt, der anisotrope magnetoresisitive Effekt und der Riesenmagnetowiderstand (GMR-Effekt). Das Signal wird vom ASIC aufbereitet und liefert ein Signal mit bewegungsunabhängiger konstanter Amplitude, das ebenfalls für jeden Sensor kontinuierlich über Funk an das Steuergerät übertragen und dort in einem Mikrocontroller weiter verarbeitet wird. Fig. 4 zeigt in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße Sensormodul bezeichnet mit den Bezugszeichen 40 bis 45 und das Steuergerät ECU. Das erfindungsgemäße Sensormodul weist eine einzige Vorrichtung 40 zur gleichzeitigen Erzeugung des Sensorsignals und der Energie. Über ein Energiemanagement 41, das auf einem ASIC üblicher Weise angeordnet wird, erfolgt die Speicherung der Energie in einem Energiespeicher 42 beispielsweise einem Kondensator, der auch für EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) verwendet wird. Das Sensorsignal wird an einen Analog- Digital- Wandler innerhalb oder außerhalb eines Mikrocontrollers 43 zur Digitalisierung des Sensorsignals übertragen. Der Mikrocontroller 43 speichert die digitalisierten
Sensorsignale in einem Ringpuffer 44 ab und überträgt die Daten aus dem Ringpuffer über einen Transceiver 45 über Funksignale an einen weiteren Transceiver 46 des Steuergeräts ECU, wenn Fahrzeuggrößen wie die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Ereignisse wie ein Blockieren der Räder oder ein Schlupf dies anzeigen. Diese Daten können entweder aus dem Sensorsignal selbst oder vom Steuergerät ECU gewonnen werden. Dafür ist vorliegend der Funkverkehr auch bidirektional ausgestaltet. Der ASIC formt aus dem Sensorsignal ein geschwindigkeitsabhängiges Spannungssignal, das digital bereits im Sensormodul verarbeitet wird. Der Mikrocontroller 43 kann dabei das Sensorsignal in steuergerätespezifes Signal umwandeln, es bewerten und speichert die Daten kontinuierlich in dem Ringspeicher ab. Die gespeicherten Daten stehen im Regelfall z. B. bei einer unzulässigen
Geschwindigkeitsänderung dann zur Verfügung und werden an den Transceiver 45 weitergeleitet, um sie an das Steuergerät ECU zu übertragen. Die Umwandlung im ASIC oder im Mikrocontroller in ein digitales Geschwindigkeitsoder Beschleunigungssignal ermöglicht die leichte Weiterverarbeitung. Dieses Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssignal kann entweder direkt an das Steuergerät ECU mit dem Transmitter 45 oder Transceiver in festen diskreten Zeitabständen an das Steuergerät ECU übertragen werden oder das Signal wird vorher im Mikrocontroller weiterverarbeitet und bewertet. Hier kann dann die oben beschriebene geschwindigkeitsabhängige oder regelbasierte Datenübertragungsrate des Transceivers 45 eingestellt werden.
Fig. 5 visualisert einen erfindungsgemäßen Ausschnitt des Sensormoduls. Eine Spule SP ist an einen ASIC zum einen für die Sensorverarbeitung PP und zum anderen zur Energieerzeugung EE angeschlossen. Die Energieversorgung EE kann insbesondere einen Kondensator C oder auch andere Kondensatoren oder Energiespeicher aufladen. Das von der Sensorsignalvorverarbeitung PP aufbereitete Sensorsignal wird an den Transceiver TX übertragen, der über die Antenne AT die Daten in Abhängigkeit von dem Sensorsignal abstrahlt.
Eine mögliche Ausführung des Transceivers TX ist in Fig. 6 dargestellt. Das digitale Signal kann in ein analoges Signal zunächst umgewandelt werden, um es zu verstärken und dann zu modulieren beispielsweise über eine Frequenzspreizung oder auch Frequency Hopping. Die Modulation kann auch bereits im Digitalen erfolgen und es kann noch ein Verstärker nach der Modulation eingesetzt werden. Umgekehrt ist die Empfängerstruktur ausgestaltet: Nach einer Empfangsantenne folgt meist ein Frequenzumsetzer, ein Verstärker und Filter sowie eine digitale Signalverarbeitung.
Fig. 7 zeigt in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. Im Verfahrensschritt 700 erfolgt die gleichzeitige Sensorsignal- und Energieerzeugung beispielsweise mit der Spule SP. Das Sensorsignal wird im Verfahrensschritt 701 vorverarbeitet und liefert beispielsweise Parameter, die das Energiemanagement in Verfahrensschritt 702 benötigt um zu entscheiden, ob zwischen einem Low-Power- und einem High-Power-Mode des Sensormoduls umgeschaltet werden muss. Das vorverarbeite Sensorsignal wird in Verfahrensschritt 704 für die Übertragung abgespeichert und in Verfahrensschritt 705 versendet. Die Steuereinrichtung entscheidet anhand von Fahrzeuggrößen und/oder dem Ereignis, ob die Übertragung erfolgen soll oder nicht. Im Gleichlauf wird auch das Energiemanagement betrieben, denn man benötigt viel Energie für den Sendezustand und wenig für das reine Messen. Das Energiemanagement entscheidet in Verfahrensschritt 703, wieviel Energie bereitzustellen ist also High- Power- oder Low- Power- Modus bzw. welcher Verbrauch eingestellt werden kann durch die Taktrate der Verarbeitung bzw. Übertragungsrate der Versendung über den Sender TX.

Claims

Ansprüche
1. Sensormodul für ein Fahrzeugsicherheitssystem, wobei das Sensormodul wenigstens einen Sender (TX) zur drahtlosen Versendung von Daten in Abhängigkeit von einem Sensorsignal aufweist, wobei das Sensormodul ein generatorisch wirkendes Messprinzip verwendet, so dass die Energie für einen Betrieb des Sensormoduls durch dieses Messprinzip erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul einen Speicher für die Daten und eine Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von wenigstens einer Fahrzeuggröße und/einem Ereignis die Daten aus dem Speicher ausliest und versendet, aufweist.
2. Sensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher als Ringspeicher ausgebildet ist.
3. Sensormodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Speicher und die Steuereinrichtung auf einem integrierten Schaltkreis angeordnet sind.
4. Sensormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggröße die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
5. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Ereignis ein Radzustand ist.
6. Sensormodul nach einem der vorhegehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul ein Energiemanagement mit einem Umschalter aufweist, der in Abhängigkeit von der Fahrzeuggröße und/oder dem Ereignis zwischen einem Lowpower- und einem Highpower-Modus umschaltet.
7. Sensormodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Lowpower- Modus für eine Erzeugung der Daten und der Highpower- Modus für eine Erzeugung der Daten und das Versenden vorgesehen sind.
8. Sensormodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Highpower-Modus eine höhere Taktrate im Sensormodul bedingt.
9. Sensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messprinzip induktiv ausgebildet ist.
10. Verfahren zum Betreiben eines Sensormoduls für ein Fahrzeugsicherheitssystem, wobei Daten von wenigstens einem Sender des Sensormoduls drahtlos in Abhängigkeit von einem Sensorsignal versendet werden, wobei das Sensormodul ein generatorisch wirkendes Messprinzip verwendet, so dass die Energie für den Betrieb des Sensormoduls durch dieses Messprinzip erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten in einem Speicher im Sensormodul abgespeichert werden und dass eine Steuervorrichtung im Sensormodul in Abhängigkeit von wenigstens einer Fahrzeuggröße und/oder einem Ereignis die Daten aus dem Speicher ausliest und versendet.
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