KR20140010415A - 지능형 차량 센서 디바이스 - Google Patents

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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

본 발명은, 차량의 요 레이트를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서, 차량의 횡가속도를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서, 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛, 및 도출된 센서 신호들 및 센서 데이터가 적어도 하나의 전자 제어 디바이스로 송신될 수 있는 데이터 버스, 특히 CAN 또는 FlexRay 의 적어도 하나의 인터페이스를 포함하는 차량 센서 디바이스에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 스티어링 각 센서는 하우징 내에서 다른 센서들과 통합되고, 컴퓨팅 유닛은 요 레이트 신호들 및/또는 횡가속도 신호들 및/또는 스티어링 각 신호들의 개연성 검사 및/또는 캘리브레이션을 수행한다.

Description

지능형 차량 센서 디바이스{INTELLIGENT VEHICLE SENSOR DEVICE}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 차량 센서 디바이스 및 청구항 13 에 따른 브레이크 시스템에서의 차량 센서 디바이스의 이용에 관한 것이다.
자동차들은 오늘날 복수의 전자적으로 조절되는 시스템들을 구비하는데, 여기서, 예를 들어, 전자 또는 전자적으로 조절되는 브레이크 시스템, 전기적 스티어링 시스템 또는 전자 스티어링, 및 ("능동 전륜 조향 (Active Front Steering)", "지능형 헤드램프 제어 (Intelligent Headlamp Control)", 등과 같은) 임의의 개수의 운전자 보조 시스템들은 동시에 활성화하고 치량에 설치된 상이한 센서들로부터의 정보를 이용할 수 있다.
스티어링 각, 요 레이트, 및/또는 차량의 횡가속도와 종가속도에 관한 특정 정보는 매우 중요한데, 이러한 것들이 목표로 하는 운전자 독립적인 브레이크 애플리케이션에 의해 운전자가 원하는 코스로 차량을 유지하는 차량 역학 제어에 이용될 수 있기 때문이나, 다른 시스템들에서도 이용될 수 있다. 여기서, 한편으로는 높은 정확도로 상기 값들을 측정하고, 다른 한편으로는 매우 저가 센서들 및 평가 회로들을 이용하는데 서로 반대되는 요구사항들이 있다. 차량 내의 적절한 지점들에서 공통의 하우징 내에 요 레이트 센서 및 횡가속도 센서의 배치가 공지된다 (이는 종종 "센서 클러스터" 라고 지칭된다). 제 WO2008/003346 A1 호로부터, 요 레이트 센서와 횡가속도 센서 (또는 모두 3 개의 공간 축들의 대응하는 센서들), 및 컴퓨팅 유닛이 하우징 내에 통합되는 센서 클러스터가 공지된다. 제 DE 101 07 949 B4 호에서, 센서 클러스터를 에어백 제어 디바이스와 결합할 것이 제안된다. 제 EP 1 313 635 B1 호는 브레이크 시스템의 전자 유압식 제어 디바이스 내에 센서 클러스터의 통합을 개시한다.
스티어링 각 센서가 많은 차량들에서 별도로 설치된다. 가장 일반적인 것은 변위나 오프셋 없이 스티어링 휠 위치를 검출할 수 있는 절대 스티어링 각 센서들이다. 신호 프로세싱을 위해, 예를 들어, 전자 브레이크 시스템의 제어 디바이스로서, 외부 제어 디바이스가 종종 이용된다. 상기 해결책은 이용되는 센서들 및 다른 컴포넌트들이나 하우징에 대한 높은 비용들 (하드웨어 비용들) 과 연관된다. 상대 스티어링 각 센서들이 이용되는 경우, 영점 위치의 결정, 즉, 스티어링 각 신호들의 캘리브레이션이 일어나야 한다. 이는 예를 들어, 제 DE 10 2006 046 834 A1 호로부터 공지된다.
본 발명의 목적은 저렴하면서 동시에 높은 신뢰도를 지닌 방식으로 자동차의 전자적으로 조절되는 시스템들에 대해 요구되는 복수의 센서 데이터를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1 에 따른 차량 센서 디바이스에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 차량 센서 디바이스는 차량의 요 레이트 (yaw rate) 를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서, 차량의 횡가속도를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서, 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛, 및 도출된 센서 신호들이나 센서 데이터가 적어도 하나의 전자 제어 디바이스로 송신될 수 있는 데이터 버스, 특히 CAN 이나 FlexRay 의 적어도 하나의 인터페이스를 포함하는데, 여기서 스티어링 (steering) 각 센서는 오직 차량 센서 디바이스에만 접속되며 특히 하우징 내에서 다른 센서들과 통합되고, 컴퓨팅 유닛은 요 레이트 신호들 및/또는 횡가속도 신호들 및/또는 스티어링 각 신호들의 개연성 (plausibility) 검사 및/또는 캘리브레이션 (calibration) 을 수행한다.
센서 신호들은 "미가공 (raw) 정보" 를 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 한편 센서 데이터는 프로세싱된 센서 신호들 및 또한 프로세싱된 센서 신호들로부터 도출된 정보 양자 모두를 포함한다. 스티어링 각 센서가 오직 차량 센서 디바이스에만 접속되기 때문에, 그 둘 사이의 접속은 예를 들어, 특정 적은 개수의 와이어들 또는 특정 고강도 잡음 내성으로 특별히 구성될 수 있다. 센서 데이터는 데이터 버스에 대한 인터페이스에 의해 복수의 시스템들 또는 제어 디바이스들에 제공될 수 있다. 여기서 센서 데이터는 데이터 버스 상에 최소의 가능한 부하를 갖는 최적의 정보를 송신하기 위해 적절한 포맷을 갖는 데이터 패킷들로 전송될 수 있다.
본 발명에 따른 차량 센서 디바이스가 센서 신호들의 개연성 검사 및/또는 캘리브레이션을 수행하기 때문에, 전자 브레이크 시스템의 제어 디바이스 상의 부하가 이롭게 감소된다. 또한, 제어 디바이스 소프트웨어의 복잡도가 감소되는데, 이는 정확도의 검증 및 소프트웨어의 유지의 면에서 이롭다. 본 발명에 따른 차량 센서 디바이스는 특히 저가 차량들에 대해 이로운데, 간소화된 제어 디바이스가 보다 낮은 생산 비용들과 연관되기 때문이다.
이롭게는, 차량 속도 데이터가 적어도 하나의 인터페이스를 통해 수신되고, 요 레이트 신호들 및 횡가속도 신호들은 상기 데이터를 이용하여 개연성이 검사된다. 특히, 요 레이트와 차량 속도의 곱이 측정된 횡가속도에서부터 특정 임계 값 이하까지의 크기를 벗어나는지 여부가 고려된다. 따라서, 제공된 센서 데이터의 신뢰도가 증가되고, 수신 제어 디바이스들은 개연성 검사를 완전히 생략할 수 있거나 검사의 범위가 줄어들게 될 수 있다.
여기서, 차량 속도 데이터가 휠 회전 레이트 센서들로부터 도출되는 차량 속도, 및/또는 복수의 휠들의 휠 속도들, 및/또는 네비게이션 데이터로부터 도출되는 휠 속도를 포함하는 경우 특히 이롭다. 창공에 대한 명확한 시야가 확보되는 경우, 예를 들어, 네비게이션 디바이스들이 GPS 방법 또는 유사한 방법들에 따라 신뢰할 수 있는 차량 속도 데이터를 제공할 수 있다. 휠 회전 레이트 센서들은 예를 들어, 브레이크 슬립 제어를 수행하는데 필요하고, 따라서 거의 모든 차량들에서 이용가능하다. 차량의 요 레이트는 또한 휠 속도 차이들로부터 추정될 수도 있다.
바람직하게는, 상대 스티어링 각 신호들의 캘리브레이션이 적어도 요 레이트 센서 및/또는 횡가속도 센서의 데이터 또는 신호들을 이용하여 수행되고, 절대 스티어링 각 데이터가 적어도 하나의 데이터 버스 인터페이스를 통해 제공된다. 상기 데이터는 추가적인 변환 수고 없이 모든 접속된 제어 디바이스들에게 이용가능하다.
컴퓨팅 유닛이 중복 코어 마이크로제어기로서 구현되고, 바람직하게는, 적어도 하나의 센서, 특히, 요 레이트 센서, 횡가속도 센서, 및 스티어링 각 센서가 중복 형태로 구현된다면 이롭다. 차량 센서 디바이스의 높은 동작 신뢰도가 이러한 방식으로 달성될 수 있다.
차량 센서 디바이스는 바람직하게는 적어도 하나의 종가속도 센서를 포함한다. 종가속도 센서의 데이터는 언덕 출발 지원과 같은 보조 기능들에 이용된다. 또한, 종가속도 센서의 데이터들은 (통합함으로써) 차량 속도 추정 또는 수신된 휠 센서 데이터의 개연성 검사에 이용될 수 있다.
차량 센서 디바이스가 에어백들을 제어하기 위한 모듈을 포함하는 경우 특히 이로운데, 여기서 하나 또는 복수의 가속도 및/또는 구조적 사운드 센서들의 데이터가 컴퓨팅 유닛에 의해 평가된다. 제공된 센서 데이터는 에어백을 트리거링하기 위해 평가될 수도 있다. 추가적인 차량 가속도 센서들이, 운행 중에 보통 일어나는 가속도들을 초과하는, 이용가능한 측정 범위로 이용되는 경우, 추가적인 가속도 센서들은 단기 결함들을 검출하기 위해 남은 센서들의 신호들의 개연성 검사에 이용될 수도 있다. 감소된 비용들 이외에, 요구되는 감소된 부피가 또한 이점이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 컴퓨팅 유닛은 운전자에 의한 스티어링 움직임을 보조하기 위해 서브모터를 제어하고, 이는 특히 적어도 하나의 인터페이스를 통해 수신된 데이터에 따라 추가적인 스티어링 토크를 적용한다. 따라서, 진보된 구동 역학 제어들이 이용될 수 있는데, 이는, 예를 들어, 추가적인 제어 디바이스들을 필요로 하지 않으면서, 결합된 브레이킹 및 스티어링 조정에 의해 횡방향으로 상이한 마찰 계수들 (μ 개로 나누어지는 상황) 을 갖는 고속도로 상에서의 정지 거리를 감소시킨다. 특히, 브레이크 시스템의 제어 디바이스와 차량 센서 디바이스 사이의 기능들의 분배가 초기화 중에 이행되는 자가 테스트들에 따라 수행되는 것도 가능하다. 따라서, 전반적인 시스템의 동작 신뢰도가 증가될 수 있다.
이롭게는, 차량 센서 디바이스는 차량 전기적 시스템에 접속되고 적어도 하나의 안정화된 전압을 제공하는 전원 공급 디바이스를 포함하고, 바람직하게는 적어도 특정 기간 동안 차량 전기적 시스템의 고장을 극복 (bridge) 할 수 있는 커패시터를 포함한다. 이는, 시동이 활성화되면 그리고 바람직하게는 또한 특정 추가적인 기간 동안 외부 회로들과 독립적으로 센서 데이터가 이용가능하다는 이점을 갖는다.
차량 센서 디바이스의 컴퓨팅 유닛이 운전자 피로에 대한 검사를 수행하면 이로운데, 여기서 스티어링 휠 각 및/또는 스티어링 휠 각도 레이트가 제 1 특정 시간 동안 제 1 특정 임계 값 미만이고 이어서 제 2 특정 기간의 만료 전에 제 2 특정 임계 값을 초과하는 경우 적어도 하나의 인터페이스를 통해 경고가 출력된다. 운전자의 "마이크로수면 (microsleep)" 이 따라서 검출될 수 있고, 휴식의 필요성이 적절한 때에 나타내어진다.
이롭게는, 차량 센서 디바이스의 컴퓨팅 유닛은 전자 제어 디바이로부터의 요청에 따라 그리고/또는 제공된 센서들의 검사에 따라 하나 이상의 제어 디바이스들에 대한 기능들을 제공하는데, 여기서 데이터의 송신은 적어도 하나의 인터페이스를 통해 수행된다. 대응하는 제어 디바이스들 상의 부하가 따라서 감소된다. 제공된 기능들이 외부 요청 및/또는 제공된 센서들에 따라 선택되기 때문에, 차량 센서 디바이스는 변화되지 않은 제어 소프트웨어로 복수의 상이한 차량들에서 이용될 수 있다.
본 발명은 또한 내연기관 엔진 및/또는 적어도 하나의 전기 모터에 의해 구동되는 자동차에 대한 브레이크 시스템에서의 발명에 따른 차량 센서 디바이스의 이용에 관한 것으로, 여기서 브레이크 시스템은 하나 이상의 휠들에서의 운전자 독립적인 브레이크 토크의 증강을 위한 수단, 및 적어도 하나의 휠 회전 레이트 센서로부터의 신호들을 수신하고 운전자 독립적인 브레이크 토크의 증강을 위한 수단을 제어하는 적어도 하나의 전자 제어 디바이스를 포함한다. 여기서 차량 센서 디바이스 및 전자 제어 디바이스는 적어도 하나의 데이터 버스에 의해 서로 접속된다.
바람직하게는, 차량 센서 디바이스의 컴퓨팅 유닛은 차량 역학 제어를 수행하고 브레이크 시스템 제어 디바이스(들)에 적어도 하나의 데이터 버스 인터페이스를 통해 브레이크 요구들을 전송한다. 브레이크 시스템의 전자 제어 디바이스의 복잡도가 따라서 감소되어, 보다 느린 프로세서의 이용을 가능하게 하고/하거나 소프트웨어 구조의 간소화를 보장한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 차량 센서 디바이스는 전기기계식 브레이크들과 연관하여 이용되는데, 즉, 특히 적어도 하나의 차축의 휠 브레이크들이 전기기계적으로 동작된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 차량 역학 제어는 차량 센서 디바이스의 프로세서에 의해 수행된다. 따라서, 독립형의 별도의 강력한 브레이크 시스템 제어 디바이스가 필요 없으며, 대신 차량 센서 디바이스가 전기기계식 휠 브레이크들의 제어 디바이스들과 결합하여 이러한 기능을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 차축의 휠들에서의 브레이크 시스템은 유압식 휠 브레이크들을 구비하고 브레이크 시스템의 전자 제어 디바이스는 적어도 하나의 펌프 및 적어도 하나의 유압식 밸브를 갖는 유압식 블록을 포함하며, 여기서 전자 제어 디바이스는 운전자 독립적인 브레이크 압력의 변화를 위해 유압식 블록을 제어할 수 있다. 본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 다른 차축의 휠들은 전기기계식 휠 브레이크들을 구비한다.
종속 청구항들 및 도면들을 이용하는 예시적인 실시형태들에 대한 다음의 설명으로부터 다른 바람직한 실시형태들이 생긴다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량 센서 디바이스의 제 1 예시적인 실시형태를 도시하며,
도 2 는 다른 예시적인 실시형태를 도시하며,
도 3 은 본 발명에 따른 차량 센서 디바이스의 대안적인 표현을 도시하고,
도 4 는 본 발명에 따른 차량 센서 디바이스의 소프트웨어 아키텍처의 개략도를 도시한다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량 센서 디바이스, 즉, 지능형 센서 클러스터 (100) 의 예시적인 아키텍처를 도시한다. 여기서, 요 레이트 센서 (1), 횡가속도 센서 (2), (바람직하게는 상대) 스티어링 각 센서 (3), 및 프로세서 (4) 가 공통 마더 보드 (5) 상에 통합된다. 브레이크 시스템의 전자 제어 디바이스 (6) 로 데이터 버스 (7) 를 통해 센서 데이터가 송신된다. 데이터 버스 (7) 는 CAN 또는 FlexRay 와 같은 표준에 따라 구현될 수도 있거나, 특수 또는 전매 (proprietary) 시그널링 스키마 및 통신 프로토콜이 이용될 수 있다. 도시된 예시적인 실시형태에서 차량 센서 디바이스 (100) 와 전자 제어 디바이스 (6) 사이에 양방향 통신이 제공되나, 원칙적으로 순전히 제어 디바이스 (6) 로의 센서 데이터의 단방향 전송이 또한 일어날 수 있다. 센서들이 디바이스, 즉, 본 발명에 따른 지능형 센서 클러스터 또는 차량 센서 디바이스 내에 설치되기 때문에, 생산 비용들이 감소된다. 지능형 센서 클러스터의 일 이점은 모든 센서 소자들이 공통의 전원 공급기, 내장형 회로 보드, 접속부들, 및 하우징을 가지고, 또한 공통의 소프트웨어를 이용한다는 것이다. 지능형 센서 클러스터는 이롭게는 차량의 스티어링 컬럼 (columm) 상에 또는 그 내부에 설치되는데, 스티어링 각을 검출하기 위한 스티어링 각 센서가 스티어링 컬럼에 접속되기 때문이다.
다른 실시형태에서, 지능형 센서 클러스터는 또한 하우징 내의 전기적 스티어링 시스템의 제어 디바이스와 통합될 수 있다. 본 발명에 따른 차량 센서 디바이스의 상기 대안적인 아키텍처는 도 2 에 도시된다. 도 1 과 대조적으로, 여기서는 컴퓨팅 유닛이 스티어링 각 정보를 제공하는 전자 스티어링 시스템 (3') 을 제어하여, 스티어링 각 센서 (3) 가 별도의 컴포넌트로서 생략되는 것이 가능하다. 컴퓨팅 유닛에 의한 스티어링 각 데이터의 전송 및 스티어링 토크에 대한 요청은 표준 준수 데이터 버스 (7') 및 또한 특수 데이터 접속부 양자 모두를 통해 일어날 수 있다. 이롭게는, 상기 대안적인 아키텍처에서, 액추에이터의 전원 공급기가 차량 센서 디바이스에 의해 또한 제공되며, 차량 센서 디바이스는 특히 또한 액추에이터에 대한 제어 회로를 포함한다.
본 발명에 따른 차량 센서 디바이스의 예시적인 실시형태의 주요 소자들이 도 3 에 도시된다. 구동 역학 변수들인 요 레이트, 종가속도, 횡가속도, 및 스티어링 각이 설치된 센서들로 측정되며, 여기서 요 레이트 센서 (1), 횡가속도 센서 (2), 종가속도 센서 (8), 및 스티어링 휠 각 센서 (3) 는 컴퓨팅 유닛 (4) 으로의 시그널링 접속부를 갖는다. 필요한 평가 전자기기가 또한 마찬가지로 회로 보드 (5) 상에 있을 수도 있다. 바람직하게는, 센서들의 결합, 예를 들어, 종가속도 센서가 설치될지 여부는 각각의 차량의 요구사항들에 따라 변화된다. 도 2 를 이용하여 설명되는 실시형태에서와 같이, 전기적 스티어링 시스템의 제어를 위해 컴퓨티 유닛이 추가적으로 이용되는 경우, 스티어링 각의 상대 값들이 전기적 스티어링 시스템에서 측정될 수 있어, 별도의 또는 추가적인 스티어링 각 센서가 차량 센서 디바이스에 설치될 필요가 없다. 요구되는 이용가능성에 따라, 하나 이상의 센서들이 중복으로 구성되는 것이 또한 특히 제공될 수도 있어, 다른 센서들의 데이터를 이용한 개연성 검사뿐만 아니라 센서 데이터의 비교를 가능하게 한다. 상기 변형은 차량 센서 디바이스의 컴퓨팅 유닛이 중복 코어 마이크로제어기로서 또한 구현되고 따라서 증가된 신뢰도 요구사항들을 만족시키는 경우 특히 이롭다. 지능형 센서 클러스터와 다른 차량 시스템들이나 제어 디바이스들 사이의 통신들은 예를 들어, 공지된 표준들 (CAN, FlexRay) 에 따른 데이터 버스에 접속되는 인터페이스 (9) 에 의해 구현된다. 지능형 센서 클러스터는 차량의 차량 전기적 시스템 (예를 들어, Kl_30) 에 접속되고 센서들에 대해 적절한 (특히 안정화된) 전압들을 제공하는 전원 공급기 (11), 컴퓨팅 유닛, 및 인터페이스를 포함한다.
측정된 값들의 프로세싱이 컴퓨팅 유닛 또는 프로세서에서 일어난다. 특히 이로운 것은 프로그램들 또는 소프트웨어 모듈들이 저장되는 ROM 과 같은 비휘발성 메모리를 이미 포함하는 마이크로제어기의 이용이다. 제공된 기능들은 바람직하게는 요구사항들에 따라 변화되며, 여기서 - 하기에서 설명되는 바와 같이 - 복수의 소프트웨어 모듈들이 선택될 수 있다. 차량 및 소프트웨어 파라미터들은 바람직하게는 마이크로제어기의 EEPROM 내에 기록된다. 차량의 유형에 대한 디바이스의 애플리케이션을 위한 차량 파라미터들은 예를 들어, 구동 테스트들에서 결정될 수 있다.
다른 예시적인 실시형태에 따르면, 지능형 센서 클러스터의 컴퓨팅 유닛은 또한 구동 역학 제어를 제공할 수 있다. 특히, 복수의 전기기계식 휠 브레이크들이 이용되는 경우, 각각이 전용 제어 디바이스를 포함하여, 중앙 브레이크 시스템 제어 디바이스가 따라서 생략될 수 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 차량 센서 디바이스는 바람직하게는 동시에 에어백 제어 디바이스로 이용된다.
지능형 센서 클러스터의 일 이점은 스티어링 각 측정에 저가의 상대 센서들이 이용될 수 있다는 것이다. 상대 스티어링 각 센서는, 스티어링이 실제로 이 시점에서 중앙 위치에 있는지 여부와 상관 없이, (시동을 시작할 때), 그 초기화 다음에 스티어링 각에 대해 제로 값을 항상 나타낸다. 각각의 현재 스티어링 각이 제 1 값에 상대적으로 측정되므로, 운행 중에 측정된 모든 스티어링 각들은 일정 변위를 갖는다. 상기 변위는 (이동의 처음 2 초 중에) 매우 빠르게 결정되어 차량 시스템들에 고려되어야 한다. 차량의 단일 트랙 모델은 바람직하게는 스티어링 각 변위를 계산하기 위한 기준으로서 이용된다. 요 레이트, 횡가속도와 차량 속도, 및 또한 차량 파라미터들 (질량, 차축 분리, 스티어링 비율 등) 이 계산을 위해 필요하다. 상기 변수들은 지능형 센서 클러스터에서 이용가능하다. 스티어링 각의 이론적 값들이 모델에 기초하여 계산된다. 이론적 값들은 오직 모델이 유효한 경우에만 계산에 이용된다. 시간 순서들, 즉, 측정된 그리고 이론적 스티어링 각에 대한 일련의 연속적인 값들은 이롭게는 통계적 방법들을 이용하여 프로세싱된다. 구동 조건들 및 시간 순서의 통계적 속성들이 이에 고려된다. 모델의 유효성을 검사하기 위해, 요 레이트의 시간 미분치가 바람직하게는 모니터링된다. 미분치가 너무 큰 경우, 모델 결과들은 계산에 이용되지 않는다. 또한, 모델의 유효성을 검사하는데 다른 공지의 조건들이 이용될 수 있다.
도 4 는 소프트웨어 아키텍처의 예시적인 스키마를 도시한다. 요 레이트 센서 (1), 횡가속도 센서 (2), 스티어링 휠 각 센서 (3), 및 바람직하게는 종가속도 센서 (8) 의 신호들이 컴퓨팅 유닛에 전달된다. 스티어링 각 신호들의 임의의 오프셋 오류들, 즉, 직선 이동에 대한 스티어링 휠 위치에 상대적인 영점 (null) 각의 변위들이 "중앙 검출" 모듈에서 정정된다. 이는 상대 스티어링 각 센서들에 있어서 특히 중요하나, 예를 들어, 기계적 허용들때문에 절대 센서들도 원칙적으로는 오프셋을 가질 수 있다. 센서 신호들 또는 센서 데이터는 이어서 "저역 통과 필터" 모듈에 의해 저역 통과 필터링을 받아 단기 변동들이 억제된다. 센서 신호들의 느린 드리프트가 "제로 드리프트 보상" 모듈에서 검출되어 정정된다. 여기서, 예를 들어, 정지 차량의 요 레이트로 영점이 주어졌는지 (그래야만 함) 여부가 검사될 수 있다. 센서 데이터의 개연성 검사가 그 다음에 "검사 개연성" 모듈에서 일어난다. 여기서 데이터 버스를 통해 수신된 다른 정보가 또한 어쩌면 이용될 수 있다. 센서 데이터는 이어서 "제어 유닛" 제어 모듈로 전달되는데, "제어 유닛" 제어 모듈은 수신된 파라미터들 또는 전용 메모리 영역에 배치되는 "파라미터들" 을 고려하여 다른 소프트웨어 모듈들을 제어한다. 다른 모듈들로는, 구동 방향 검출 "구동 방향의 계산" 모듈, 에어백들 및/또는 벨트 텐셔너 (tensioner) 들의 제어 "에어백들 및 안전벨트들의 제어" 모듈, 운전자 피로 경고 "웅전자의 졸음의 검출" 모듈, 현재 회전 반경의 계산 "커브의 반경의 계산" 모듈, 언더스티어 (understeer) 또는 오버스티어 (oversteer) 의 검출 "오버스티어링 및 언더스티어링의 검출" 모듈, 횡방향 고속도로 경사 또는 차량 기울기의 계산 " 도로의 경사의 계산" 모듈, 또는 언덕에 대한 경사도의 결정 "오르막 경사도의 계산" 모듈을 포함할 수 있다.
지능형 센서 클러스터의 일 이점은 복수의 추가적인 계산들 및 제어 기능들이 차량 센서 디바이스의 소프트웨어에 통합될 수 있다는 것이다. 소프트웨어는 이롭게는 모듈러 아키텍처를 갖는다. 상기 모듈러 아키텍처는 상이한 소프트웨어 모듈들이 현재 차량의 요구사항들에 따라 활성화될 수 있다는 이점을 갖는다. 여기서 상술된 모듈들 및 거의 어떠한 추가적인 기능들이라도 통합되어 차량 역학 제어 수단을 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 특히 브레이크 시스템을 제어하는 전자 제어 디바이스는 운행을 시작할 때, 즉, 시동을 시작할 때 본 발명에 따른 차량 센서 디바이스에 하나 이상의 기능들을 요청한다. 이는 바람직하게는 제공된 센서들 및 초기화나 자가 테스트의 결과를 이용하여 요구되는 기능들이 제공될 수 있는지 여부를 검사한다. 그 결과, 전자 제어 디바이스로 대응하는 인터페이스를 통해 이용가능한 기능들에 관한 메시지가 출력되고, 운행 기간 동안 대응하는 기능성이 제공된다.
본 발명의 대안적인 바람직한 실시형태에 따르면, 제공될 기능들은 차량 센서 디바이스의 EEPROM 내의 애플리케이션 필드 내에 저장된다. 기능들은 바람직하게는 요구사항들에 따라 차량 센서 디바이스에서 구현되거나 활성화된다. 기능 모듈의 활성화는 특히 바람직하게는 제어 모듈에서 구현될 수 있으며, 여기서 제어 모듈의 구성은 예를 들어, 대응하는 하나 이상의 파라미터들의 변화에 의해 변화될 수 있다.
아주 특히 바람직하게는, 각각의 소프트웨어 모듈의 활성화 또는 비활성화는 파라미터 값들에 따라 수행된다. 따라서, 모든 디바이스들에게 일 소프트웨어 버전이 공급될 수 있고, 오직 필요한 기능들만이 초기화 중에 활성화된다.
스티어링 각의 초기의 영점 변위는 이롭게는 스티어링 각 영점 포인트 검출을 위한 소프트웨어 모듈 ("중앙 검출") 에서 계산된다. 이는, 임의의 드리프트로 인한 센서의 영점 변위들의 보상이 디바이스에서 내부적으로 수행될 수 있다는 지능형 센서 클러스터의 다른 이점을 보여준다. 예를 들어, 차량 정지라면 요 레이트가 제로여야 함이 고려될 수 있다. 차량의 정지 상태는 가속도 센서나 센서들 또는 수신된 차량 속도 데이터를 이용하여 검출될 수 있다. 고정 상태에서 측정된 요 레이트는 따라서 센서의 영점 변위의 측정치로서 이용될 수 있다. 스티어링 각 센서의 영점 위치는 이롭게는 시동 후 처음 2 초 내에 결정되는데, 여기서 대응하는 계산들이 이어서 수회 반복될 수 있으며, 그래서 평균 값이 바람직하게는 결과들로 결정된다. 스티어링 각 센서의 결정된 평균 값과 영점 위치 사이의 차이가 스티어링 각 센서의 영점 드리프트로서 고려될 수 있다. 또한, 긴 시간 간격들에 걸친 요 레이트, 가속도들, 및 스티어링 각의 평균 값들이 계산될 수 있다. 바람직하게는, 그 결과들은 영점 변위들을 업데이트하는데 이용된다.
본 발명에 따르면, 측정된 값들의 개연성 검사가 디바이스에서 내부적으로 수행되며, 이를 위해 요 레이트, 가속도(들), 및 특히 스티어링 각이 바람직하게는 이용된다. 예를 들어, 단일 트랙 모델에 의해 계산된 스티어링 각의 값들이 측정된 값들과 비교될 수 있다. 차이들이 너무 큰 경우, 측정 값들은 이롭게는 타당해 보이지 않는 것으로 분류된다. 이러한 비교는 바람직하게는 오직 유리한 구동 조건들에서만 일어나며, 여기서 유리한 구동 조건들은 특히 바람직하게는 스티어링 휠 중앙 결정을 위한 소프트웨어 모듈에서 정의된다.
요 레이트 (ψ), 측가속도 (aLat), 및 차량 속도 (V) 사이의 비율들이 타당해 보이는지 여부가 또한 검사될 수 있다:
Figure pct00001
ε4 - 임계 값
상기 임계 값은 이롭게는 예상 고속도로 경사들을 고려해서 선택된다.
실시형태에 따라, 다음의 소프트웨어들 중 하나 이상이 센서 디바이스에 구현될 수 있다:
일 모듈은 이롭게는 에어백들 및 벨트 텐셔너들을 모니터링하고 제어하는 것을 책임지는데, 여기서 예를 들어, 차량 가속도가 입력 변수로서 이용될 수 있다. 차량 가속도가 갑자기 매우 큰 음의 값들을 예측하는 경우, 에어백들이 바람직하게는 활성화되고 벨트들이 팽팽하게 된다:
Figure pct00002
A, B - 임계 값들.
aLat - 횡가속도
aLong - 종가속도
특히 차량 전기적 시스템의 고장의 경우에 에어백들의 시동을 위한 에너지를 또한 제공하는 커패시터와 함께, 에어백 제어 디바이스로서 이용하기 위해 필요한 전원 공급기의 높은 신뢰도가 또한 지능형 차량 센서에 있어서 가능하다. 에어백의 트리거링을 위해 보통 이용되는 가속도 센서들은 보다 높은 가속도들을 포함하는 측정 범위를 가지고, 따라서 바람직하게는 구동 역학 가속도 센서들의 신호들에서의 오류들을 야기하는 결함들을 검출하는데 또한 이용된다.
가파른 고속도로에 대한 고속도로 경사도는 요 레이트, 횡가속도, 및 차량 속도에 따라 다른 모듈에서 계산될 수 있다:
Figure pct00003
β - 고속도로 경사도
g - 중력으로 인한 가속도
일 모듈이 차량 정지에서 고속도로 경사도의 측정에 이용될 수 있다. 이는 예를 들어, 언덕 출발 지원과 같은 지원을 시작하기 위한 시스템들에 특히 중요하고, 이롭게는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure pct00004
Figure pct00005
- 고속도로 경사도
고속도로 경사도는 또한 이동 중에 추정될 수 있다. 이를 위해 예를 들어, 차량 속도의 시간 미분치가
Figure pct00006
로 계산될 수 있다:
이동의 방향의 검출을 위한 모듈은 예를 들어, 차량 속도 및 종가속도의 시간 미분치를 서로 비교할 수 있다. 2 개의 값들의 부호들이 동일한 경우, "전방" ?향 이동이 이롭게는 검출된다. 부호들이 상이한 경우, "후방" 방향 이동이 이롭게는 검출된다:
Figure pct00007
정지의 경우 (
Figure pct00008
) 에, 예를 들어, 횡가속도와 요 레이트의 부호들이 서로 비교될 수 있다:
Figure pct00009
다른 모듈에서, 회전 반경들의 계산이 바람직하게는 수행된다:
Figure pct00010
R - 회전 반경
회전 반경들은 예를 들어, 헤드램프들의 적응적 제어에 이용될 수 있다.
운전자의 피로의 상태가 바람직하게게는 소프트웨어 모듈에서 검출되는데, 여기서 예를 들어, 스티어링 각의 시간 미분치들이 모니터링될 수 있으며, 이는 운전자의 피로를 검출하기 위한 기준으로서 이용될 수 있다. 운전자가 지친 경우, 스티어링 휠은 긴 시간 구간 동안 움직이지 않고, 그 다음에 갑작스러운 움직임이 수행된다. 이 경우, 경고 신호가 출력될 수 있다. 상기 특정 스티어링 움직임의 검출에 의해, 운전자를 마이크로수면으로부터 깨움으로써 운전 안전성이 따라서 증가된다.

Claims (15)

  1. 차량 센서 디바이스로서,
    차량의 요 레이트를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서, 차량의 횡가속도를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서, 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛, 및 센서 신호들 또는 이로부터 도출된 센서 데이터가 적어도 하나의 전자 제어 디바이스에 송신될 수 있는 데이터 버스, 특히 CAN 또는 FlexRay 의 적어도 하나의 인터페이스를 포함하고,
    스티어링 각 센서는 오직 상기 차량 센서 디바이스에만 접속되고 특히 하우징 내에서 다른 센서들과 통합되며, 상기 컴퓨팅 유닛은 요 레이트 신호들 및/또는 횡가속도 신호들 및/또는 스티어링 각 신호들의 개연성 검사 및/또는 캘리브레이션을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    차량 속도 데이터는 적어도 하나의 인터페이스를 통해 수신되고, 상기 요 레이트 신호들 및 횡가속도 신호들은 상기 데이터를 이용하여, 특히 요 레이트와 차량 속도의 곱이 측정된 횡가속도로부터 특정 임계 값 이하만큼 크기에서 벗어나는지 여부를 검사함으로써 개연성이 검사되는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차량 속도 데이터는 휠 회전 레이트 센서들로부터 도출되는 차량 속도, 및/또는 복수의 휠들의 휠 속도들, 및/또는 네비게이션 데이터로부터 도출되는 차량 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상대 스티어링 각 신호들의 캘리브레이션은 적어도 요 레이트 센서 및/또는 횡가속도 센서의 데이터 또는 신호들을 이용하여 일어나고, 절대 스티어링 각 데이터는 적어도 하나의 데이터 버스 인터페이스를 통해 제공되는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 유닛은 중복 코어 마이크로제어기로서 구현되는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    적어도 하나의 센서, 특히, 요 레이트 센서, 횡가속도 센서, 및 스티어링 각 센서는 중복 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 종가속도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    에어백들을 제어하기 위한 모듈을 포함하며, 하나 이상의 가속도 및/또는 구조적 사운드 센서들의 데이터는 상기 컴퓨팅 유닛에 의해 평가되는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 유닛은 운전자에 의한 스티어링 움직임을 보조하기 위해 서보모터를 제어하고, 특히 적어도 하나의 인터페이스를 통해 수신된 데이터에 따라 추가적인 스티어링 토크를 적용하는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량의 차량 전기적 시스템에 접속되고 적어도 하나의 안정화된 전압을 제공하는 전원 공급 디바이스를 포함하고, 바람직하게는 적어도 특정 기간 동안 상기 차량 전기적 시스템의 고장을 극복할 수 있는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 유닛은 운전자 피로에 대한 검사를 수행하며, 스티어링 휠 각 및/또는 스티어링 휠 각도 레이트가 제 1 특정 기간 동안 제 1 특정 임계 값 아래로 떨어지고 이어서 제 2 특정 기간의 만료 전에 제 2 특정 임계 값을 초과하는 경우 경고가 출력되는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 유닛은 전자 제어 디바이스에 의한 요청에 따라 그리고/또는 제공된 센서들의 검사에 따라 그리고/또는 저장된 설정에 따라 하나 이상의 제어 디바이스들에 대한 기능들을 제공하며, 데이터의 송신은 적어도 하나의 인터페이스를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스.
  13. 내연기관 엔진 및/또는 적어도 하나의 전기 모터에 의해 구동되는 자동차에 대한 브레이크 시스템에서의 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 차량 센서 디바이스의 이용으로서,
    상기 브레이크 시스템은 적어도 하나의 휠들에서의 운전자 독립적인 브레이크 토크의 증강을 위한 수단, 및 적어도 하나의 휠 회전 레이트 센서로부터 신호들을 수신하고 상기 운전자 독립적인 브레이크 토크의 증강을 위한 수단을 제어하는 적어도 하나의 전자 제어 디바이스를 포함하고, 상기 차량 센서 디바이스 및 상기 전자 제어 디바이스는 적어도 하나의 데이터 버스를 통해 서로 접속되는, 차량 센서 디바이스의 이용.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 차량 센서 디바이스의 컴퓨팅 유닛은 차량 역학 제어를 수행하고 적어도 하나의 데이터 버스의 인터페이스를 통해 상기 브레이크 시스템의 제어 디바이스(들)에 브레이크 요구들을 전송하며, 특히 적어도 하나의 차축의 휠 브레이크들은 전기기계식으로 동작되는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스의 이용.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    적어도 하나의 차축의 휠들에서의 상기 브레이크 시스템은 유압식 휠 브레이크들 및 적어도 하나의 펌프와 적어도 하나의 유압식 밸브를 갖는 유압식 블록을 포함하고, 상기 전자 제어 디바이스는 운전자 독립적인 브레이크 압력의 변화를 위해 상기 유압식 블록을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량 센서 디바이스의 이용.
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