ES2267040T3 - Sistema de control y procedimiento para la comprobacion funcional de un sistema de control el indicado para elementos de proteccion de ocupantes en un vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control (2) para elementos de protección de ocupantes en un vehículo automóvil (1), - estando asociado al sistema de control (2) un panel de sensores (5) con al menos dos sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) que presentan al menos dos elementos sensores (Gcells 11), que permiten una detección de la aceleración a lo largo de tres ejes de sensibilidad (u, v, w o bien w, x, y); - abarcando los ejes de sensibilidad (u, v, w o bien w, x, y) de los elementos de sensor (11) de los sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) un plano que tras alojar el sistema de control (2) en un vehículo automóvil (1) discurre esencialmente en paralelo a un plano determinado por un eje longitudinal del vehículo (A-A') y un eje transversal (B-B'); - con al menos una unidad de evaluación (3) que incluye - para el funcionamiento normal o bien en choque - una rutina Safing para la comprobación de la plausibilidad de todas las señales de salida (au, av, aw o bien aw, ax, ay) de los sensores (17, 18, 19 o bien 19, 20), mediante formación de una suma ponderada (Sigma g) de las señales de salida (au, av, aw o bien aw, ax, ay), y - una rutina de choque para la evaluación de las señales de salida (au, av, aw o bien aw, ax, ay); y - para un funcionamiento de prueba - una rutina de prueba que envía una señal de prueba (t) a al menos dos sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20), para generar señales de salida (au, av, aw o bien aw, ax, ay) para la comprobación funcional de los sensores (17, 18, 19 o bien 19, 20); caracterizado porque - mediante un elemento de ponderación (16) puede modificarse al menos una señal de prueba (t) en un factor de ponderación (kw) que puede determinarse de tal manera que al menos un sensor de aceleración (19) emita una señal de salida (awg) ponderada; y - que durante la rutina de prueba las señales de salida (au, av, aw o bien aw, ax, ay) de los sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) dispuestos en el panel de sensores (5) puedan procesarse en función de la rutina Safing, - debiendo dar como resultado la suma ponderada (Sigma g) de las señales de salida (au, av, aw o bien aw, ax, ay), cuando los sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) están en condiciones de funcionar, un valor predeterminado; y - pudiendo comprobarse el funcionamiento sin problemas del sistema de control (2) cuando la suma ponderada (Sigma g) de las señales de salida (au, av, aw o bien aw, ax, ay) efectivamente aportadas durante la rutina de prueba da como resultado aproximadamente el valor predeterminado.
Description
Sistema de control y procedimiento para la
comprobación funcional de un sistema de control como el indicado
para elementos de protección de ocupantes en un vehículo
automóvil.
La invención se refiere a un sistema de control
así como a un procedimiento para la comprobación funcional de un
sistema de control como el indicado para elementos de protección de
ocupantes en un vehículo automóvil.
Los elementos de protección de ocupantes como
airbags, tensores de cinturones o similares, son un importante
componente de seguridad de los vehículos automóviles actuales.
Ciertamente los mismos no están prescritos por ley, pero casi cada
automóvil que actualmente se fabrica en cualquier sitio del mundo
posee al menos un airbag frontal para el conductor.
En los últimos tiempos muchos automóviles
disponen ya, además del airbag frontal, de otros distintos airbags,
en particular airbags laterales, airbags de cabeza, airbags de
rodilla o similares para el conductor, el copiloto u otros
ocupantes. Cada uno de estos sistemas de airbag utilizan varios
sensores, que están dispuestos en diversos lugares de la carrocería
del vehículo y que detectan el retardo (aceleración negativa) que se
presenta cuando tiene lugar un choque. Los sistemas usualmente
utilizados con airbags de conductor, copiloto y laterales,
funcionan con sensores de aceleración dispuestos en un sistema de
control o próximos al mismo. El sistema de control se encuentra en
un lugar central en el vehículo automóvil, por ejemplo bajo el
asiento del conductor o en el túnel del vehículo. Por lo tanto, se
denomina a menudo también módulo central. Para detectar un choque
lateral, se prevén a ambos lados del vehículo al menos en cada caso
un sensor de aceleración - o en técnica más avanzada al menos un
sensor de presión-, que debido a su disposición descentralizada se
denominan a menudo también satélites. Al correspondiente sensor se
le formulan en general exigencias relativamente altas, ya que el
mismo es el primer componente de un sistema de protección de
ocupantes al que llega la información sobre el choque. El mismo
debe convertir el rápido retardo del vehículo en una señal eléctrica
(a) fiable y exacta.
Entre los procedimientos más usuales de la
medición de aceleración se encuentra la medición de la actuación de
una fuerza F, que resulta de la aceleración g que actúa sobre una
masa sísmica m. Esta fuerza genera tensiones mecánicas y una
variación de la posición de la masa sísmica. Las tensiones pueden
determinarse en base a las propiedades piezoresistivas (o
piezoeléctricas) del material utilizado. Las variaciones de posición
se miden usualmente utilizando una capacidad variable. El efecto
piezoresistivo en semiconductores se utiliza en gran medida en
sensores de presión, mientras que para sensores de aceleración se
prefiere el principio de medida capacitivo en múltiples
aplicaciones técnicas. Con este diseño pueden realizarse mediante
microfabricación de superficies estructuras de sensores muy
pequeñas y con ello soluciones económicas. Los sensores constituidos
capacitivamente son también menos sensibles a oscilaciones de
temperatura y ofrecen una amplia gama de temperaturas de
funcionamiento. Por lo tanto, en el sector de los sistemas de
protección de ocupantes, se basan predominantemente en este
principio, además de los sensores de aceleración, también los
sensores de presión que se van utilizando.
El elemento sensor propiamente dicho, la llamada
"célula G" (Gcell), es en particular una estructura mecánica
constituida por materiales semiconductores. La misma está compuesta
por ejemplo por dos plaquitas fijamente dispuestas con una plaquita
móvil que se encuentra entre las mismas, que representa la masa
sísmica. Si la célula G es sometida a una aceleración, se mueve la
plaquita central desde su posición de reposo. Cuando se desplaza la
plaquita central, aumenta su distancia respecto a una de las
plaquitas fijas en la misma medida en la que se reduce su distancia
a la otra. La variación de la distancia es una medida de la
aceleración. Los soportes utilizados para la suspensión de la
plaquita intermedia actúan como resortes; un fluido comprimido dado
el caso entre las plaquitas, por ejemplo un gas especial o también
simplemente aire, atenúa el movimiento. Siempre que se desee, es
conocida la práctica de prever el vacío. Una célula G detecta por lo
general a lo largo de un eje de sensibilidad. Mediante una
constitución adecuada, puede no obstante utilizarse una masa
también para dos ejes, lo cual reduce los costes. Se habla entonces
de la llamada Gcell x-y o bien sensores
X-Y. En el contexto eléctrico, forman las plaquitas
de la célula G un par de condensadores acoplado. Cuando la plaquita
central se mueve a causa de la aceleración a lo largo del eje de
sensibilidad, varía la distancia entre las plaquitas, con lo que se
modifica también la capacidad de cada uno de ambos condensadores.
Algo análogo rige también para células G con por ejemplo varios
elementos que encajan entre sí con forma de dedo.
Las células G fabricadas mediante
microfabricación tienen dimensiones muy pequeñas. La masa sísmica
pesa a veces sólo varios cientos de picogramos (1 picogramo =
10^{-12} gramos). Cuando se carga con una aceleración de 100 g,
varía la plaquita móvil o bien el dedo su posición en menos de 400
nm (nanómetros). Para lograr una resolución de medida de 1 g, debe
detectarse una variación de capacidad \DeltaC de menos de 1
femtofaradio (10^{-15} F). Para poder medir una capacidad tan
pequeña, es necesario en el sensor de aceleración un circuito de
control específico, que convierte la capacidad en una señal de
salida (a) evaluable.
La señal de salida (a) del sensor se lleva a una
unidad de evaluación, que incluye al menos un microcontrolador, hoy
día en la mayoría de los casos varios microcontroladores, de los
cuales uno ejecuta a continuación un algoritmo de diferenciación de
choque, para diferenciar entre un choque efectivo y el
comportamiento dinámico normal del vehículo y dado el caso genera
una señal de disparo para el elemento de retención.
La señal de disparo se genera actualmente a
menudo sólo en función de una llamada señal de conexión, que en el
caso más sencillo puede venir por ejemplo de un interruptor mecánico
de aceleración. En múltiples sistemas de sensores de aceleración
asume hoy día no obstante uno de los propios sensores de aceleración
esta tarea. Tales sensores, llamados sensores Safing, se ocupan,
según la ejecución del llamado algoritmo de Saving, para el que hoy
día regularmente se prevé un microcontrolador propio en la unidad de
evaluación, de una liberar o caso contrario de evitar el disparo
del elemento de retención cuando el sensor de aceleración o el
equipo de evaluación, es decir, los algoritmos ejecutados en los
microcontroladores, funcionan defectuosamente y en consecuencia
aportarían una señal de disparo errónea.
Por la EP 1 149 004, que da a conocer las
particularidades del concepto general de las reivindicaciones 1 y
7, se conoce un procedimiento así como un dispositivo para la
comprobación funcional de un sistema de control para elementos de
protección de ocupantes en un vehículo automóvil, en el que a partir
de las señales de salida de los sensores de aceleración se forma
una suma ponderada para la comprobación de la plausibilidad de las
señales, multiplicando al menos la señal de salida de un sensor de
aceleración por un valor de corrección. Una comprobación funcional
como la indicada permite ciertamente de manera ventajosa dictámenes
sobre la capacidad funcional de los sensores de aceleración, sus
potencias de señal, nivel o similares. Una indicación sobre hasta
qué punto el propio algoritmo de Safing funciona fiablemente no es
posible en este caso, porque no puede recurrirse al mismo durante
el modo de prueba.
Es tarea de la invención aportar un
procedimiento mejorado para la comprobación funcional de un sistema
de varios sensores de aceleración de un sistema de control para
elementos de protección de ocupantes en un vehículo automóvil. En
particular, deben poderse comprobar, además de los sensores, la
efectividad funcional del propio algoritmo de Safing.
Esta tarea se resuelve según la invención
mediante un sistema de circuitos con las particularidades de la
reivindicación 1, así como mediante un procedimiento para la
comprobación funcional con las particularidades de la
reivindicación 7.
La presente invención se basa en la idea de no
multiplicar primeramente la señal de salida (a) de un sensor de
aceleración, en cuanto a una suma ponderada (\Sigma_{g}), por un
valor de corrección (k_{w}), sino en modificar mediante un
elemento de ponderación una señal de prueba (t) de tal manera que
pueda generarse una señal de salida (a_{g}) ya ponderada, con lo
que durante un servicio de prueba puede recurrirse directamente al
algoritmo de Safing de un equipo de evaluación, con lo que el mismo
puede comprobarse, de manera ventajosa, incluso en cuanto a su
capacidad funcional.
Ventajosas mejoras y perfeccionamientos, que
pueden utilizarse individualmente o en combinación entre sí, se
indican en las reivindicaciones dependientes.
Otras ventajas de la invención y sus
perfeccionamientos se describen más en detalle a continuación en
base a ejemplos de ejecución y al dibujo.
Allí muestran esquemáticamente:
figura 1 la estructura típica de un sistema de
protección de ocupantes en un vehículo automóvil;
figura 2 un sensor de aceleración que incluye
una masa sísmica, que puede desviarse a lo largo de un eje de
sensibilidad;
figura 3 un sensor de aceleración que incluye
una masa sísmica, que puede desviarse a lo largo de dos ejes de
sensibilidad;
figura 4 el sensor de aceleración según la
figura 2 en unión activa con un elemento de ponderación;
figura 5 un sistema con un sensor de aceleración
X-Y y un sensor de aceleración adicional;
figura 6 un equipo de sensor alternativo del
sistema según la figura 5; y
figura 7 un sistema con forma de estrella de
tres sensores de aceleración.
Los mismos elementos o bien señales están
caracterizados con el mismo signo de referencia abarcando todas las
figuras.
La figura 1 muestra la estructura típica de un
sistema de protección de ocupantes en un vehículo automóvil 1. En
un lugar lo más centralizado posible en el vehículo automóvil 1, se
encuentra un sistema de control 2. El mismo incluye una unidad de
evaluación 3, por ejemplo en forma de al menos un microcontrolador.
En el sistema de control 2 o próximo a éste se encuentra un panel
de sensores 5, en el cual están dispuestos sensores adecuados 17,
18, 19, 20 para la medición de aceleraciones, por ejemplo de una
aceleración g_{x} a lo largo de un eje de sensibilidad en la
dirección x o bien g_{y} a lo largo de un eje de sensibilidad en
la dirección y. Los ejes de sensibilidad u, v, w, x, y de los
sensores 17, 18, 19, 20 diseñan un plano que, tras alojar el
sistema de control 2 en un vehículo automóvil 1, es esencialmente
paralelo a un plano determinado por el eje longitudinal del
vehículo A-A' y el eje transversal del vehículo
B-B'. Otros sensores 6, en particular para detectar
un choque lateral, están dispuestos, ventajosamente para la medición
capacitiva de aceleraciones laterales, por ejemplo de una
aceleración g_{r} desde la derecha o bien g_{l} desde la
izquierda, en un lugar descentralizado, lateralmente en el vehículo
automóvil 1. Como sensores 6 para su alojamiento lateral,
encuentran aplicación típicamente sensores de aceleración, pero en
los últimos tiempos, de manera creciente, también sensores de
presión. Las correspondientes señales de salida a de los sensores,
son consultadas por los microcontroladores dispuestos en la unidad
de evaluación 3, uno de los cuales a continuación ejecuta un
algoritmo de diferenciación de choque, para distinguir entre un
choque efectivo y el comportamiento normal dinámico del vehículo.
Un microcontrolador de la unidad de evaluación 3, ventajosamente
independientemente del procesamiento del choque, ejecuta mediante
una rutina Safing también un diagnóstico continuo y/o cíclico del
sistema, para asegurar que funciona adecuadamente y que en el caso
de un accidente está disponible. Los sensores 17, 18, 19, 20
dispuestos en el panel central de sensores 5 deben, al igual que los
sensores 6 dispuestos lateralmente, ser extraordinariamente
fiables, para que no envíen al microcontrolador 3 ninguna señal a
falsa, lo cual podría llevar a una activación no deseada de los
elementos de sujeción. Por lo tanto, cada perturbación se le
notifica al conductor por ejemplo mediante una lámpara de aviso de
airbag sobre el tablero de instrumentos (no representado) y se
bloquea la función de retención hasta que la falta se ha eliminado.
Cuando los airbags deben desplegarse en un choque, activa la unidad
de evaluación 3 un interruptor de corriente de encendido 4, con lo
que la corriente fluye a través de los circuitos de encendido del
encendedor para el airbag frontal del conductor 7, del encendedor
para el airbag frontal del copiloto 8, del encendedor para el airbag
lateral 9, del encendedor para el tensor del cinturón 10 o
similares, con lo que se activan los tensores del cinturón y se
dispara la reacción de generación del gas dentro del módulo de
insuflado.
La figura 2 muestra el principio funcional de un
sensor de aceleración capacitivo 17, 18 ó 19 que incluye un
elemento sensor 11 -denominado también a continuación célula G 11-
en el cual está dispuesta una masa sísmica 12 a lo largo de un eje
de sensibilidad w de manera que puede desplazarse. El funcionamiento
se basa por ejemplo en condensadores micromecánicos de doble placa,
que existen configurados con forma de dedo. Entres dos placas
exteriores rígidas 13 está fijada una placa intermedia 14 a la masa
sísmica 12, suspendida tal que puede moverse. Cuando hay
aceleraciones, se desplaza la masa 12, con lo que se modifica la
capacidad. También se conoce la disposición de varios elementos,
uno tras otro, que encajan uno en otro con forma de dedo. Mediante
una estructura adecuada, puede utilizarse una masa 12 también para
dos ejes de sensibilidad (x, y), lo cual reduce de manera ventajosa
los costes.
La figura 3 muestra un sensor de aceleración
X-Y de este tipo, llamado sensor capacitivo, que
incluye una célula de sensor 11, en la cual está dispuesta una masa
sísmica 12 de manera que puede desplazarse a lo largo de dos ejes
de sensibilidad x e y. Al igual que en el sensor de la figura 2,
está asignado a la célula G 11 un circuito de control 15 dedicado,
que convierte la capacidad en una señal de salida (a) evaluable.
En funcionamiento normal, es decir, en
funcionamiento en un choque del equipo de evaluación 3, se
comprueban todas las señales de salida a_{u}, a_{v}, a_{w} o
bien a_{w}, a_{x}, a_{y} de los sensores 17, 18, 19 o bien
19, 20 mediante un algoritmo de Safing en cuanto a su plausibilidad,
formando una suma ponderada \Sigma_{g} a partir de las señales
de salida a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x},
a_{y}. Por ejemplo en paralelo a ello, se evalúan las señales de
salida a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}
mediante un algoritmo de diferenciación de choque, realizándose una
eventual liberación de los elementos de retención sólo cuando se ha
detectado una plausibilidad. En el marco de la invención se compara
preferentemente previamente al menos una de las señales de salida
a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y} con un
valor de umbral SW, con lo que sólo al sobrepasar el valor de umbral
SW al menos una de las señales de salida a_{u}, a_{v}, a_{w}
o bien a_{w}, a_{x}, a_{y} tiene lugar una liberación del
algoritmo de Safing.
Para poder comprobar al arrancar y/o durante el
funcionamiento del vehículo automóvil 1 el funcionamiento libre de
faltas del sistema de control 2, es ventajoso poder someter los
sensores de aceleración 17, 18, 19 o bien 19, 20 a un llamado
autotest. Para este fin envía primeramente la unidad de control 3,
por ejemplo un microcontrolador, en funcionamiento de autotest del
sistema de control 2, una señal de prueba t a al menos dos sensores
de aceleración 17, 18, 19 o bien 19, 20, para generar así señales de
salida a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y},
que sirven para la comprobación funcional de los sensores 17, 18,
19 o bien 19, 20. En el caso de un llamado test físico del/de los
sensores 17, 18, 19, 20, provoca la señal de prueba t una deflexión
de la masa sísmica 12 a lo largo del eje de sensibilidad u, v, w, x,
y. La variación de la capacidad en la célula G es detectada en un
circuito de control 15 subordinado a la célula G 11 del sensor 17,
18, 19, 20 y convierte esta detección en una señal de salida
evaluable por parte del microcontrolador de la unidad de evaluación
3. Un test físico de este tipo permite de manera ventajosa tanto un
dictamen sobre la capacidad funcional de la célula G 11 como
también sobra la capacidad funcional del circuito de control 15 del
sensor de aceleración 17, 18, 19, 20.
Se conoce también la práctica de llevar una
señal de prueba t sólo al circuito de control 15 del sensor de
aceleración 17, 18, 19, 20, con cuya señal se genera o se simula una
señal de salida_{ }evaluable a. Ciertamente con un test puramente
electrónico de este tipo no puede realizarse ningún dictamen sobre
la capacidad funcional de la célula G. El único dictamen sobre la
capacidad funcional electrónica del circuito de control 15 del
sensor 17, 18, 19, 20, ser no obstante suficiente en algunos casos,
en particular cuando están previstos otros mecanismos para la
detección de una célula G defectuosa, como por ejemplo la medición
de decalajes u oscilaciones de la tensión de deriva (Offset) del
sensor, siempre que éstas sean características de una célula G
defectuosa.
La figura 4 muestra un sensor de aceleración 17,
18, 19 ó 20 correspondiente a la invención. Éste está modificado
respecto al sensor de aceleración de la figura 2 por cuanto éste
está adicionalmente en unión activa con un elemento de ponderación
16. El elemento de ponderación 16 puede ser parte del sensor 17, 18,
19, 20 y/o parte del sistema de control 2, en particular parte del
equipo de evaluación 3. Éste permite de manera ventajosa modificar
una señal de prueba t que viene de la unidad de evaluación 3 de tal
manera que en una prueba física tenga lugar la deflexión
correspondientemente ponderada de la propia masa sísmica 12. Como
elemento de ponderación se consideran en este caso en particular
los llamados dedos de prueba o similares configurados separadamente
en el sensor. Durante un autotest experimentan entonces sólo los
dedos de prueba una deflexión. Dispuestos en la misma masa sísmica,
provoca su deflexión también una deflexión de los dedos previstos
para la detección del choque. En función del grado de ponderación
que se desea de una señal de salida, se desplazan más o menos dedos
de prueba. Si según esto -expresado coloquialmente- en lugar de por
ejemplo diez dedos de prueba de manera estándar se desplazan
catorce o incluso sólo siete dedos de prueba, esto provoca la
correspondiente deflexión reforzada o reducida de los dedos
previstos para la detección del choque y la señal de salida
correspondientemente ponderada. Pero también es posible una prueba
electrónica, llevando el elemento de ponderación 16 una señal de
prueba t_{g} debilitada o amplificada, es decir, ponderada, al
circuito de control 15. Como elemento de ponderación 16 se ofrecen
por lo tanto componentes electrónicos que reducen la tensión, como
resistencias, o componentes electrónicos que aumentan la tensión,
como por ejemplo una bomba electrónica de carga o similares. Un
sensor de aceleración 17, 18, 19, 20 de este tipo, que incluye un
elemento de ponderación 16, permite, respecto a sensores de
aceleración no modificados, la emisión de una señal de salida
a_{g} ponderada en la misma señal de autotest t recibida en todos
los sitios.
De esta consideración hace uso la presente
invención, dado que prevé al menos un sensor 19, que emite una de
salida a_{g} ponderada. Evidentemente es conveniente aquí, en
función de la disposición de los sensores de aceleración, la
generación de varias señales de salida ponderadas a_{u}_{g},
a_{v}_{g}, a_{w}_{g}, a_{x}_{g}, a_{y}_{g}. Las
figuras 5 a 7 muestran distintos sistemas preferentes en el marco de
la invención.
La figura 5 muestra el panel de sensores 5 de un
sistema de control 2 que incluye tres sensores de aceleración 17,
18, 19 con una célula G 11 cada uno, que permite la detección de una
aceleración g a lo largo de un eje de sensibilidad w, x, y, que
están orientados en cada caso de manera diferente. El sensor 17
sirve para la detección en la dirección X; el sensor 18 en la
dirección Y. El sensor 19 está dispuesto inclinado respecto a éste.
En el equipo de evaluación 3 posconectado puede detectarse en
funcionamiento en choque, ya en base a sólo dos de los tres
sensores de aceleración 17, 18, la dirección y la intensidad de una
aceleración g que actúa sobre el vehículo 1. La señal a_{w} del
tercer sensor de aceleración 19 se incluye aquí para la comprobación
de una de ambas magnitudes calculadas, de la dirección o de la
intensidad de la aceleración que actúa sobre el vehículo. El tercer
sensor 19 asume así la función de un sensor Safing y puede de esta
manera evitar, al menos indirectamente, el disparo del elemento de
retención 7, 8, 9, 10, cuando el valor puesto a su disposición se
desvía significativamente de un valor calculado a partir de las
señales a_{x} y a_{y} de los otros dos sensores.
Los sensores 17 y 18 están en el ejemplo sin
modificar y son usuales en el comercio, es decir, los mismos
generan tras recibir una señal de prueba t en el funcionamiento de
prueba del sistema de control 2 una señal de salida no ponderada
a_{x} o bien a_{y}. El sensor 19 es un sensor de aceleración 19,
configurado según la invención, que se encuentra en unión activa
con un elemento de ponderación 16, cuyo eje de sensibilidad w está
dispuesto respecto al eje de sensibilidad del sensor X o bien Y 18,
17 respectivamente, por ejemplo inclinado en 45º respecto al eje
transversal del vehículo B-B' que se corresponde con
el eje X. El elemento de ponderación 16 modifica la misma señal de
prueba t según un ajuste previo de tal manera que se genera una
señal de salida a_{g} definida ponderada.
Una primera prescripción de prueba para el
sistema de sensor de la figura 5, prevé una prueba por pares de los
sensores, tal que una señal de salida no ponderada, bien del sensor
17 que detecta en la dirección X, o bien del sensor 18 que detecta
en la dirección Y, se somete juntamente con la señal de salida
ponderada del llamado sensor Safing 19 a una consideración común.
En particular, se desvía la masa sísmica 12 del elemento de sensor
11 del primer sensor de aceleración 19 con fuerza ponderada en
dirección contraria a su eje de sensibilidad w o bien se genera
electrónicamente la correspondiente señal a_{w}_{g}. Además se
desvía la masa sísmica 12 del elemento de sensor 11 del segundo
sensor de aceleración 17 ó 18 con fuerza no ponderada en la
dirección de su eje de sensibilidad x ó y o bien se genera
electrónicamente la correspondiente señal a_{x} o a_{y}.
Evidentemente puede también pensarse en un fenómeno inverso, es
decir, la generación de una señal de salida ponderada a_{x} o
a_{y} en la dirección x o y, y una señal no ponderada a_{w}
relativa a la dirección w. En el primer caso citado, tiene que
modificar el elemento de ponderación 16 la señal de prueba t
ventajosamente de tal manera que la señal eléctrica de salida
a_{w}_{g} se emite ponderada en el factor de ponderación
k_{w}, expresado matemáticamente, igual a ½ * \surd2 (lo cual
corresponde a aprox. 0,707). En sensores dispuestos inclinados de
otra forma entre sí, ha de adaptarse correspondientemente el factor
de ponderación en función del ajuste del ángulo.
Según una segunda prescripción de prueba, se
someten todas las señales de salida de los sensores 17, 18, 19
dispuestos en el panel de sensores 5 a una consideración común en el
mismo momento. En particular, se desvía la masa sísmica 12 del
elemento de sensor 11 del primer sensor de aceleración 19 con fuerza
ponderada en el sentido contrario a su eje de sensibilidad w o se
genera electrónicamente la correspondiente señal a_{w}_{g}.
Además, se desvían las masas sísmicas 12 de los elementos de sensor
11 del segundo sensor de aceleración 17, 18 con una fuerza no
ponderada en la dirección de su eje de sensibilidad x e y o bien se
genera electrónicamente la correspondiente señal a_{x} y x_{y}.
En este caso ha de modificar el elemento de ponderación 16 la señal
de prueba t ventajosamente de tal manera que la señal eléctrica de
salida a_{w} se emite ponderada en el factor k_{w}, expresado
matemáticamente, igual a \surd2 (lo cual corresponde a 1,41),
a_{w}_{g}. Otras alternativas imaginables se incluyen
expresamente.
La figura 6 muestra un sistema de sensor
alternativo preferente según la invención. Contrariamente al sistema
de la figura 5, se prevé en lugar de distintos sensores 17 o bien
18 que detectan en las direcciones X e Y, un llamado sensor
X-Y 20. El eje de sensibilidad v del sensor Safing
19 está dispuesto a su vez inclinado respecto a este eje, en el
presente caso en 45º en relación con el eje longitudinal del
vehículo A-A' que se corresponde con el eje Y.
También en este sistema comprobarse la capacidad funcional del
circuito de control 2 según ambas prescripciones de texto descritas
previamente.
Finalmente muestra la figura 7 otro sistema
preferente de sensor según la invención. Contrariamente al sistema
de la figura 5, está dispuesto, además de los al menos tres sensores
individuales 17, 18, 19 que detectan a lo largo de un eje de
sensibilidad u, v ó w, adicionalmente otro sensor 18 dispuesto
inclinado respecto al eje longitudinal A-A' o bien
transversal B-B' del vehículo, con lo que los
sensores de aceleración 17, 18, 19 presentan en cada caso ejes de
sensibilidad u, v ó w, orientados en cada caso de manera diferente.
Preferentemente los sensores 17, 18, 19 tienen forma de estrella,
decalados en cada caso en 120º. Una comprobación funcional de este
sistema se realiza según una tercera prescripción de prueba, según
la cual todos los sensores 17, 18, 19 dispuestos en el panel de
sensores 5 se someten a una consideración común a la vez, tal como
se describe para la segunda prescripción de prueba, teniendo que
modificar en este caso el elemento de ponderación 16 la señal de
prueba t respecto al sensor Safing 19 de tal manera que la señal de
salida eléctrica es emitida ponderada en el factor k_{w},
expresado matemáticamente igual a 2.
Las señales de salida ponderadas y no ponderadas
de los sensores de aceleración 17, 18, 19, 20, se procesan en el
microcontrolador 3 en base a un algoritmo de Safing, que a su vez
forma por sí mismo una suma ponderada \Sigma_{g}. Si el
procesamiento da como resultado un valor predeterminado, por ejemplo
aproximadamente cero, entonces esto es un signo de que también el
propio algoritmo de Safing funciona de manera fiable. Si el valor
predeterminado es aproximadamente cero, entonces ha de elegirse
preferentemente el factor k_{w} en el marco de la invención de
tal manera que las posiciones angulares entres los sensores
encuentran en definitiva una compensación.
La presente invención permite así de manera
ventajosa no sólo la comprobación funcional de la célula G 11 y/o
su circuito de control 15 de un sensor de aceleración 17, 18, 19,
20, sino también la comprobación de la efectividad funcional de un
algoritmo de Safing asociado al algoritmo de choque. La presente
invención es adecuada por lo tanto en particular para sistemas de
protección de ocupantes de un vehículo automóvil moderno.
Claims (23)
1. Sistema de control (2) para elementos de
protección de ocupantes en un vehículo automóvil (1),
- -
- estando asociado al sistema de control (2) un panel de sensores (5) con al menos dos sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) que presentan al menos dos elementos sensores (Gcells 11), que permiten una detección de la aceleración a lo largo de tres ejes de sensibilidad (u, v, w o bien w, x, y);
- -
- abarcando los ejes de sensibilidad (u, v, w o bien w, x, y) de los elementos de sensor (11) de los sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) un plano que tras alojar el sistema de control (2) en un vehículo automóvil (1) discurre esencialmente en paralelo a un plano determinado por un eje longitudinal del vehículo (A-A') y un eje transversal (B-B');
- -
- con al menos una unidad de evaluación (3) que incluye
- - para el funcionamiento normal o bien en choque
- -
- una rutina Safing para la comprobación de la plausibilidad de todas las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}) de los sensores (17, 18, 19 o bien 19, 20), mediante formación de una suma ponderada (\Sigma_{g}) de las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}), y
- -
- una rutina de choque para la evaluación de las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}); y
- - para un funcionamiento de prueba
- -
- una rutina de prueba que envía una señal de prueba (t) a al menos dos sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20), para generar señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}) para la comprobación funcional de los sensores (17, 18, 19 o bien 19, 20);
caracterizado porque
- -
- mediante un elemento de ponderación (16) puede modificarse al menos una señal de prueba (t) en un factor de ponderación (k_{w}) que puede determinarse de tal manera que al menos un sensor de aceleración (19) emita una señal de salida (a_{w}_{g}) ponderada; y
- -
- que durante la rutina de prueba las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}) de los sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) dispuestos en el panel de sensores (5) puedan procesarse en función de la rutina Safing,
- -
- debiendo dar como resultado la suma ponderada (\Sigma_{g}) de las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}), cuando los sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) están en condiciones de funcionar, un valor predeterminado; y
- -
- pudiendo comprobarse el funcionamiento sin problemas del sistema de control (2) cuando la suma ponderada (\Sigma_{g}) de las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}) efectivamente aportadas durante la rutina de prueba da como resultado aproximadamente el valor predetermina- do.
2. Sistema de control (2) según la
reivindicación 1,
caracterizado por un panel de sensores
(5) con tres sensores de aceleración (17, 18, 19), cada uno de los
cuales incluye un elemento de sensor (11) para una respectiva
dirección de sensibilidad (u, v, w o bien w, x, y).
3. Sistema de control según la reivindicación
1,
caracterizado por un panel de sensores
(5) con un primer sensor de aceleración (19) con un elemento de
sensor (11) para una dirección predeterminada de sensibilidad (w) y
por un segundo sensor de aceleración con dos elementos de sensor
(11) para dos direcciones de sensibilidad predeterminadas (x,
y).
4. Sistema de control (2) según la
reivindicación 1,
caracterizado por un primer sensor de
aceleración (19) con un elemento de sensor (11) para una dirección
predeterminada de sensibilidad (w) y por un segundo sensor de
aceleración (20) con un elemento de sensor (11) para dos direcciones
de sensibilidad predeterminadas (x, y).
5. Sistema de control (2) según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el elemento de
ponderación (16) es parte del equipo evaluador (3) y/o parte del/de
los sensores de aceleración (17, 18, 19, 20).
6. Sistema de control (2) según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el elemento de
ponderación (16) incluye varios de los llamados dedos de prueba, un
componente que reduce la tensión, como una resistencia o un
componente que eleva la tensión, como por ejemplo una bomba de
carga u otro componente electrónico y/o mecánico adecuado.
7. Procedimiento para la comprobación funcional
de un sistema de control (2) para elementos de protección de
ocupantes (7, 8, 9, 10) en un vehículo automóvil (1), en particular
un sistema de control (2) según una de las reivindicaciones
precedentes,
- -
- estando asociado al sistema de control (2) un panel de sensores (5) con al menos dos sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) que presentan al menos dos elementos sensores (Gcells 11), que permiten una detección de la aceleración a lo largo de tres ejes de sensibilidad (u, v, w o bien w, x, y);
- -
- abarcando los ejes de sensibilidad (u, v, w o bien w, x, y) de los elementos sensores (11) de los sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) un plano que tras alojar el sistema de control (2) en un vehículo automóvil (1) discurre esencialmente en paralelo a un plano determinado por un eje longitudinal del vehículo (A-A') y un eje transversal (B-B');
- - presentando el sistema de control (2) al menos una unidad de evaluación (3), que
- -
- en funcionamiento normal o bien en choque
- -
- comprueba todas las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}) de los sensores (17, 18, 19 o bien 19, 20), mediante un algoritmo de Safing en cuanto a su plausibilidad mediante la formación de una suma ponderada (\Sigma_{g}) a partir de las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}), y
- -
- evalúa las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}) mediante un algoritmo de diferenciación de choque; y
- - en un funcionamiento de prueba
- -
- envía una señal de prueba (t) a al menos dos sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20), para generar señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}) para la comprobación funcional de los sensores (17, 18, 19 o bien 19, 20);
caracterizado porque
- -
- al menos una señal de prueba (t) sufre una ponderación (k_{w}) de tal manera que al menos un sensor de aceleración (19) emite una señal de salida (a_{w}_{g}) ponderada; y
- -
- porque en el funcionamiento de prueba las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}) de los sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) dispuestos en el panel de sensores (5) se procesan en función del algoritmo de Safing,
- -
- debiendo dar como resultado la suma ponderada (\Sigma_{g}) de las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}), cuando los sensores de aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20) están en condiciones de funcionar, un valor predeterminado; y
- -
- pudiendo comprobarse la función sin problemas del sistema de control (2) cuando la suma ponderada (\Sigma_{g}) de las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x}, a_{y}) efectivamente aportadas durante el funcionamiento de prueba da como resultado aproximadamente el valor predetermina- do.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque al menos una de las
señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w},
a_{x}, a_{y}) se compara con un valor de umbral (SW),
realizándose sólo al sobrepasar el valor de umbral (SW) al menos
una de las señales de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien
a_{w}, a_{x}, a_{y}) una liberación del algoritmo de
Safing.
9. Procedimiento según la reivindicación 7 u
8,
caracterizado porque la señal de prueba
(t) se lleva de tal manera al circuito de control (15) del sensor
(17, 18, 19, 20) que se genera o bien simula electrónicamente una
señal de salida (a_{u}, a_{v}, a_{w} o bien a_{w}, a_{x},
a_{y}).
10. Procedimiento según la reivindicación 7 u
8,
caracterizado porque la señal de prueba
(t) se lleva al elemento de sensor (Gcell 11) del sensor (17, 18,
19, 20) de tal manera que la masa sísmica (12) del elemento de
sensor (11) se desvía en una dirección predeterminada (u, v, w, x,
y).
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 7 a 10,
caracterizado por la utilización de un
llamado sensor de Safing (19) con un elemento de sensor (11) cuyo
eje de sensibilidad (w) está dispuesto oblicuo a dos ejes de
sensibilidad (x, y) perpendiculares uno a otro, en particular
inclinado en un ángulo de 45º, 135º ó 225º respecto a los ejes de
sensibilidad (x o bien y) perpendiculares entre sí.
12. Procedimiento según la reivindicación
11,
caracterizado por la utilización de dos
sensores (17, 18) que incluyen respectivos elementos de sensor (11)
con respectivos ejes de sensibilidad (x, y) perpendiculares entre
sí.
13. Procedimiento según la reivindicación
11,
caracterizado por la utilización de un
llamado sensor X-Y que incluye dos elementos de
sensor (11) con respectivos ejes de sensibilidad (x, y)
perpendiculares entre sí.
14. Procedimiento según la reivindicación
11,
caracterizado por la utilización de un
llamado sensor X-Y (20), que incluye un elemento de
sensor (11) con dos ejes de sensibilidad (x, y) perpendiculares
ente sí.
15. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10
y una de las reivindicaciones 11 a 14,
caracterizado porque las masas sísmicas
(12) de dos elementos sensores (11) se desvían en una dirección
predeterminada o se generan o bien simulan electrónicamente las
correspondientes señales, en particular
- -
- porque la masa sísmica (12) del elemento de sensor (11) de un primer sensor de aceleración (19), se desvía con fuerza ponderada en la dirección contraria a la de su eje de sensibilidad (w) o se genera o bien simula la correspondiente señal (a_{w}_{g}) electrónicamente, y
- -
- porque la masa sísmica (12) del elemento de sensor (11) de un segundo sensor de aceleración (17, 18; 20) se desvía con fuerza no ponderada en la dirección de su eje de sensibilidad (x o y) o se genera o bien simula electrónicamente la correspondiente señal (a_{x} o a_{y});
- -
- o viceversa.
16. Procedimiento según la reivindicación
15,
caracterizado por un factor de
ponderación (k_{w}) de la mitad de la raíz de dos (1/2 * \surd2
\approx 0,707).
17. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10
y una de las reivindicaciones 11 a 14,
caracterizado porque las masas sísmicas
(12) de tres elementos sensores (11) se desvían en una dirección
predeterminada o se generan o bien simulan las correspondientes
señales electrónicamente, en particular
- -
- porque la masa sísmica (12) del elemento de sensor (11) de un primer sensor de aceleración (19), se desvía con fuerza ponderada en la dirección contraria a la de su eje de sensibilidad (w) o se genera o bien simula la correspondiente señal (a_{w}_{g}) electrónicamente,
- -
- porque la masa sísmica (12) del elemento de sensor (11) de un segundo sensor de aceleración (17, 18; 20) se desvía con fuerza no ponderada en la dirección de su eje de sensibilidad (x ó y; u) o se genera o bien simula electrónicamente la correspondiente señal (a_{x} o a_{y}; a_{u}); y
- -
- porque la masa sísmica (12) del segundo o un tercer elemento de sensor (11) de los sensores de aceleración (11, 12, 13, 14) se desvía con fuerza no ponderada en la dirección de su eje de sensibilidad (y ó x; v) o se genera o bien simula electrónicamente la correspondiente señal (a_{y} o a_{x}; a_{v});
- -
- o viceversa.
18. Procedimiento según la reivindicación
17,
caracterizado por un factor de
ponderación (k) de raíz de 2. (\surd2 \approx 1,41).
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 7 a 10,
caracterizado por una disposición con
forma de estrella de tres sensores (17, 18, 19), que incluyen cada
uno un elemento de sensor (11) con ejes de sensibilidad (u, v, w)
inclinados uno hacia otro, en particular con en cada caso un eje de
sensibilidad (u, v, w) que se encuentran entre sí en un ángulo de
120º.
20. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10
y 19,
caracterizado porque las masas sísmicas
(12) de tres elementos de sensor (11) se desvían en una dirección
predeterminada o bien las correspondientes señales se generan o se
simulan electrónicamente, en particular según las particularidades
de la reivindicación 17.
21. Procedimiento según la reivindicación
20,
caracterizado por un factor de
ponderación de 2.
22. Procedimiento según una de las
reivindicaciones de procedimiento precedentes,
caracterizado porque la suma ponderada
(\Sigma_{g}) de las señales de salida (a_{u}, a_{v},
a_{w}_{g} o bien a_{w}_{g}, a_{x}, a_{y}) ha de ser
aproximadamente cero, para diagnosticar en el servicio de prueba un
funcionamiento correcto del sistema de control (17, 18, 19 o bien
19, 20).
23. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 10 a 22,
caracterizado por una desviación
capacitiva de prueba de la masa sísmica (12) de los sensores de
aceleración (17, 18, 19 o bien 19, 20).
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