JP2010516547A - 乗員保護システムの起動制御のための制御機器及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は乗員保護システムの起動制御のための方法及び装置に関している。本発明によれば、センサ信号が供給され、乗員保護システムが前記センサ信号に依存してトリガされる。前記センサ信号は第１及び第２の処理部において処理され第１及び第２の比較信号が生成される。前記第１及び第２の比較信号は、デコーダに対する入力信号を生成するために相互に比較される。前記デコーダは復号化した入力信号を乗員保護システムのトリガのために供給する。

Description

本発明は独立請求項の上位概念による乗員保護システムの起動制御のための制御機器及びその方法に関している。

ＤＥ１０３４２６２５Ａ１明細書からは衝突センサを制御機器から離して作動させ、この衝突センサが電流パルスを用いてそのセンサデータを制御機器に伝送するように構成することが既に公知である。このデータ線路を介してセンサは制御機器から直流電流に関するエネルギーを供給される。

発明の開示
それに対して独立請求項の特徴部分に記載されている本発明による乗員保護システムの起動制御のための制御機器ないし方法は次のような利点を有している。すなわちセンサ信号の処理に関するインターフェースの特異的な構成によって、制御機器内でのさらに別の処理のために当該センサ信号を供給するためのセンサ信号の統合の改善が達成される。特に温度の影響による静止電流成分ないし無信号時電流成分（Ruhestromanteil）の変化に関する改善が達成される。

特に２以上のセンサが線路に接続されるならば、周辺センサの静止電流と相応の静止電流許容誤差が加算される。これらの許容誤差の和は、信号を変調する電流ストロークの高さに達する。本発明による制御機器ないし方法の大きな利点として注目すべき点は、構成要素の許容偏差もこのようにして容易に取り除くことができることである。

本発明の基礎をなす考察は、信号が２つの異なる信号処理部によってそれぞれ処理されることである。それによって２つの比較信号が得られ、それらが比較装置を介して比較される。それにより特にマンチェスター符号化の際の伝送されるセンサ信号の信号エッジ切替えを確実に検出することが可能となる。最終的に本発明によれば静止電流変動に対する非依存性が達成される。本発明による制御機器ないし本発明による制御方法は、目下のもたらされた零入力電流に合わせられる。それにより静止電流受容の異なるセンサ同士を互いに入れ替えることができ、しかもそれにはハードウエの適応化やソフトウエアの適応化が必要とされない。本発明によれば、各センサのそれぞれの製造に起因する静止電流ないし零入力電流の変動が補償される。

インターフェースは本発明ではハードウエア的に構成されていてもよいし、ソフトウエア的に構成されていてもよい。評価回路は通常はマイクロコントローラである。但しこれはその他の有用な制御ユニット、例えばマイクロプロセッサ、ＡＳＩＣまたは計算ユニットであってもよい。乗員保護システムとしては予防安全型若しくは衝突安全型の乗員保護システム、例えば制動装置、走行動特性制御装置、エアバック、ベルトプリテンショナー、予防安全型のヘッドレストなどが用いられ得る。このセンサ信号は通常はデジタル方式でセンサから制御機器へ伝送される。比較装置（これは第１及び第２の信号処理部である）、デコーダ及び評価回路は、それぞれハードウエア的に構成されていてもよいしソフトウエア的に構成されていてもよい。それについては様々なプロセッサやハードウエア構成またはソフトウエア構成が用いられ得る。

従属請求項に記載されている手段や改善例によれば、独立請求項に記載されている制御機器の有利な改善例または独立請求項に記載されている乗員保護手段の起動制御方法の有利な改善例が可能となる。

特に有利には第１の信号処理部がヒステリシス回路を有している。そのようなヒステリシス回路を用いることにより、信号エッジの切り替わりの確実な検出が可能となり、特にこのことはマンチェスター符号化された信号のもとで達成される。このヒステリシス回路はハードウエア的に構成されていてもよいしソフトウエア的に構成されていてもよい。特に有利にはこのヒステリシス回路は、比較装置の出力側と比較装置の入力側との接続部分を有している。それによりフィードバック結合が形成される。このフィードバック結合パス内には有利には、比較装置の出力信号を相応に重み付けするための乗算器が含まれていてもよい。この重み付けは、一定に形成された係数によって行われてもよいし、適応化されて形成された係数によって行われてもよい。この場合の適応化とは、信号自体に行われてもよいし、時間やその他の信号に依存して行われてもよい。フィードバック結合される信号は加算器を介して比較装置の入力側にフィードバック結合される。この加算器を介してフィードバック結合され、重み付けされた信号は、供給されるセンサ信号と合算される。

有利には第２の信号処理部はローパスフィルタを有している。このローパスフィルタは最も簡単なケースではＲＣ回路で構成されていてもよい。しかしながらもっと複雑なハードウエア的なローパスフィルタが設けられていてもよい。例えばデジタル方式のローパスフィルタが設けられていてもよい。特にこのようなローパスフィルタリング技法ではソフトウエア的な実施も可能である。このローパスフィルタからは低域ろはされたセンサ信号が供給され、この信号は比較装置の第２の入力側に伝送される。それにより、ヒステリシス回路によって制御されたセンサ信号と低域ろはされたセンサ信号が相互に比較される。

また前記比較装置は有利には少なくとも１つのコンパレータを有している。それにより、ヒステリシス回路によって制御された信号と、閾値として低域ろはされたセンサ信号を比較する閾値回路が存在する。そのことに依存して相応の出力信号が生成される。少なくとも１つのコンパレータはソフトウエア的に構成されていてもよい。

有利には前記インターフェースは集積回路として構成されていてもよい。それにより簡素で信頼性の高い本発明によるインターフェースの製造が容易となる。

本発明の実施例は図面に描写されており、以下の明細書でも詳細に説明する。

複数の構成要素が接続されている本発明による制御機器のブロック回路図 当該制御機器の第２のセンサ構成を示した図 本発明によるセンサ信号の信号処理を表した図 本発明による方法をフローチャートで表した図 電圧／時間ダイヤグラム

図１には本発明の第１実施例がブロック回路図で示されている。この場合センサ３，通常は圧力センサ、加速度センサ及び／又は衝突センサがその信号を線路２を介して当該制御機器１に伝送し、乗員保護手段ＰＳが起動制御される。センサ３は例えば車両側方に組み込まれるか若しくは車両フロント側に組み込まれる。制御機器１は通常は車両トンネル内に設けられている。センサ３は、一方の側の電圧制御器５と他方の側の電流発生器６と制御可能なスイッチ７とからなる並列回路を有している。制御可能なスイッチ７は、図には示されていない制御回路によって制御されており、それによって、所定のパルス電流強度の電流パルスＩ_hubを生成している。この場合データ情報は大抵はマンチェスターコードで符号化されている。そのように生成された電流パルスはデータ伝送線路２を介して伝送され、この電流パルスはこの場合センサ３の通流静止電流に重畳される。制御機器１内では電圧源４、例えばエネルギー蓄積器、電圧制御器と、データ伝送線路２との間に測定抵抗１０が設けられている。この測定抵抗１０において降下する信号電圧Ｕ_sigは（この電圧はデータ伝送線路２を介して流れる電流Ｉ_sigに比例している）、増幅器１１を介してコンパレータ１２に供給され、このコンパレータ１２によって基準電圧Ｕ_refと比較される。このコンパレータ１２における基準電圧Ｕ_refの相応の選択のもとで伝送線路の状態が推定できる。信号電圧Ｕ_sigが基準電圧Ｕ_refよりも小さい場合には、このことは目下何もデータが伝送されていないことを意味しており、従ってその場合にはデータ伝送線路２を介して静止電流のみが流れている。このケースではコンパレータ１２の出力側はローレベルを有している。さらにコンパレータ１２の出力側が走査され、伝送線路２上の電流変調された波列に基づく送信周波数の推定のためにデコーダ１５によって引き続きデジタル処理される。

本発明によれば、基準電圧は、第２の信号処理部１３と第１の信号処理部１４を用いて生成される。この信号処理部は、構成部材や温度の変化に係わる静止電流Ｉ_sig中の変動の補償を可能にしている。本発明によれば、第１の信号処理部１４としてヒステリシス回路が用いられ、第２の信号処理部１３としてローパスフィルタが用いられている。このローパスフィルタの代わりに時限素子やその他のフィルタ、ソフトウエアによる信号の変形、デジタルフィルタ、あるいは当業者に周知のその他の代替手段等が用いられてもよい。また前記ヒステリシス回路は場合によっては省略することも可能である。

ローパスフィルタはマンチェスター符号化されたセンサ信号の迅速なエッジ変化を平滑化させる、コンパレータ１２では、元のマンチェスター信号が、その適切にローパスフィルタリングされた信号と比較される。通信信号の正の信号エッジ変更ないしは負の信号エッジ変更に応じてローパスフィルタリングされる信号は、エッジ変更を行うための所定の時間を必要とする。そのような時間の間にコンパレータの出力信号は正若しくは負の信号となり、デコーダ１５によって評価される。コンパレータ１２のフロップバックはヒステリシス回路１４を用いて回避される。デコーダ１５によって復号化された信号はマイクロコンピュータμＣに供給され、そこで評価アルゴリズムによって評価される。この評価に依存して起動制御信号が生成され、この起動制御信号は起動制御回路ＦＬＩＣ（これは特にパワースイッチを有している）に伝送される。それによって起動制御回路ＦＬＩＣは乗員保護手段ＰＳの通電をトリガする。ここでは例えば他のセンサや他の評価ユニットからのさらなる信号がそれぞれ処理されていてもよい。

図２には制御機器ＳＧとこれに接続される複数のセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からなる構成の変化実施例が示されている。これらのセンサはそれぞれ相前後して接続されていてもよい。それにより制御機器ＳＧは、前記センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３（これらは通常は加速度センサである）のデータを逐次受け取る。ここでは３つのセンサであるが、もちろんそれよりも多いセンサが接続されていてもよいし、それよりも少ないセンサしか接続されていなくてもよい。またこれらのセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の直列接続に代えて並列接続が行われていてもよい。

図３には２つの信号処理部と比較装置並びに入出力信号が描写されている。ここでは２つの信号処理部３０及び３１がそれぞれヒステリシス回路３０とローパスフィルタ３１で形成されている。入力信号Ｕ′_sigは、一方ではローパスフィルタ３１に供給されており、その場合にはまず抵抗Ｒに供給された後で、アースに接続されているコンデンサＣに供給される。そのようにしてローパスフィルタリングされた信号は、信号Ｕ_refで表され、コンパレータ３５の下方の入力側に供給される。しかしながら入力信号Ｕ′_sigはもう一方ではヒステリシス回路３０にも供給されており、その場合にはまず加算器３３に供給され、これが当該の入力信号Ｕ′_sigにヒステリシス信号Ｕ_hystを加算する。その結果として生じた信号Ｕ_sigは、コンパレータ３５の上方の入力側に入力される。これらの信号Ｕ_sigとＵ_refはコンパレータ３５によって互いに比較され、相応の信号３４が出力される。、この出力信号３４（これは符号ＵＥで表されている）は、一方では出力側に送出され、他方ではヒステリシス回路３０を介して入力側にフィードバック結合される。この場合このフィードバックパス内では乗算器３２によって定数ｃｏｎｓｔ．が乗算される。またここではこのような定数の代わりに、変数で構成される所定の係数が使用されてもよい。この積は引き続き加算器３３に供給される。

このようにして静止電流の変動が適応化される。

図４には本発明による方法がフローチャートで表されている。方法ステップ４００ではセンサ内でセンサ信号が生成される。方法ステップ４０１ではこのセンサ信号が増幅とデジタル化と場合によっては小さな事前処理の後で線路２を介して制御機器１に伝送される。方法ステップ４０２では、制御機器内でのさらなる信号処理のために電流電圧変換が行われる。方法ステップ４０３では、そのようにして生じたセンサ信号が第１及び第２の信号処理部によって前述したような形式で処理される。方法ステップ４０４では、第１の信号処理部と第２の信号処理部から生じた比較信号の比較が行われる。そのようにして比較装置から生じた信号は方法ステップ４０５において復号化される。方法ステップ４０６ではこの復号化された信号への評価アルゴリズムの入力が行われる。その結果に依存して方法ステップ４０７では、起動制御信号がトリガされるべきか否かが判断される。

図５には、台形状の入力信号Ｕ′sigに基づいて本発明の機能が示されている。前述したようなローパスフィルタが用いられる場合には、時定数τ＝Ｒ*CのＲＣ回路が用いられる。ローパスフィルタリングの実行の後では、信号Ｕref が図５にも示されているが、
比較器３５の負の入力となる。上方の信号パスにおいては、入力信号U′sigがコンパレータの出力状態に依存して電圧Ｕhystが高められるか又は減じられる。それによりコンパレータ３５は、顕著なヒステリシス特性を含むようになる。ここでは比較器３５が正確に、特性曲線ＵhystとＵrefの交差後に反転しているのが識別される。それにより、入力信号、すなわちセンサ信号のエッジ切替が確実に識別され、安定した二値出力信号に変換される。基準電圧Ｕrefは入力電圧Ｕ′sigから直接導出されるので、事前設定は不要となり、熱に起因する静止電流の変動は時定数τのサイズオーダーにて補償される。

本発明の実施の際にはパラメータτとＵhystの良好に調整されたディメンションが生じる。この場合は以下のような考慮が有効である。すなわち、
１．高い時定数τは基準電圧Ｕrefの緩慢な適応化を意味する。このことはデータパケットの最初のビットに対して障害的に作用し得る。それに対して高いτと共に僅かな閾値変化が第１のデータビットの後で達成される。
２．低い時定数τは基準電圧Ｕrefの迅速な適応化を意味する。但し、立ち上がり振動状態においては比較的大きな変動も認められる。このことは、ＵsigからＵsigへの平均間隔が低減され、移行に障害がおきやすい。
３．大きなヒステリシス値Ｕhystは伝送系に障害に対する比較的大きな免疫力を与える。別の側では、コンパレータ３５が過度に大きなヒステリシスのもとでもはや転換できない危険性が生じる。この傾向はτが少なければ少ないほど大きくなる。
４．大きなヒステリシス値Ｕhystは、比較器の単純な折り返しを可能にするが、しかしながら障害に対する免疫力の向上も意味する。

Claims (10)

1. 乗員保護システム（ＳＰ）の起動制御のための制御機器であって、
   センサ信号を供給するための少なくとも１つのインターフェースと、
   センサ信号に依存して乗員保護システム（ＰＳ）を起動制御する評価回路（μＣ）とを有している形式の制御機器において、
   前記供給に対して少なくとも１つのインターフェースが、センサ信号に対して第１及び第２の比較信号を生成するための第１及び第２の信号処理部（１４，１３）を備えた比較装置（３５）を有しており、
   前記比較装置（３５）は、デコーダ（１５）に対する入力信号生成のために前記第１及び第２の比較信号を比較し、
   前記デコーダ（１５）は、復号化された入力信号の処理のために評価回路（μＣ）に接続可能に構成されていることを特徴とする制御機器。
2. 前記第１の信号処理部（１４）は、ヒステリシス回路を有している、請求項１記載の制御機器。
3. 前記第２の信号処理部は、ローパスフィルタを有している、請求項１または２記載の制御機器。
4. 前記比較装置は、少なくとも１つの比較器を有している、請求項１から３いずれか１項記載の制御機器。
5. 前記インターフェースは、集積回路として構成されている、請求項１から４いずれか１項記載の制御機器。
6. 前記ヒステリシス回路は、加算器を介して前記比較装置の出力側と入力側に接続されており、この場合前記ヒステリシス回路は、比較装置の出力信号に対して乗算器も有している、請求項２から５いずれか１項記載の制御機器。
7. 乗員保護システム（ＰＳ）の起動制御のための方法であって、
   前記方法は、
   センサ信号を供給するステップと、
   前記センサ信号に依存して前記乗員保護システム（ＰＳ）を起動制御するステップとを有している形式の方法において、
   前記供給に対してセンサ信号が第１及び第２の信号処理部によってそれぞれ処理されて第１及び第２の比較信号が生成され、
   前記第１及び第２の比較信号が相互に比較されてデコーダ（１５）に対する入力信号が生成され、
   さらに前記デコーダ（１５）が復号化した入力信号を乗員保護システムの起動制御のために供給するようにしたことを特徴とする方法。
8. 前記第１の信号処理部（１４）は、ヒステリシス手段を用いている、請求項７記載の方法。
9. 前記第２の信号処理部（１３）は、ローパスフィルタリング手段を用いている、請求項７または８記載の方法。
10. 前記第１の信号処理部は、第１の比較信号のために比較装置の出力信号を乗算し第１の比較信号に加算することによってヒステリシスを形成している、請求項８または９記載の方法。

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